numéro 157 les d éfis du cea CATALYSEURS Élaborer des catalyseurs bas coût pour s’affranchir du platine est le défi à relever pour lancer véritablement l’économie de l’hydrogène. Car le « trop » précieux métal joue aujourd’hui un rôle essentiel dans l’utilisation de ce gaz comme vecteur énergétique. Les chercheurs planchent sur des matériaux bio-inspirés pour le remplacer. TEXTE : Patrick Philippon COMMENT PLAQUER LE PLATINE ? L’économie de l’hydrogène, régulièrement annoncée, verra-t-elle le jour ? Ce gaz a en effet de sérieux atouts comme vecteur d’énergie : les solutions existent pour le stocker et le transporter et il peut être produit à partir d’une matière première inépuisable, l’eau (même si aujourd’hui il est surtout obtenu par reformage du méthane). Qui plus est, il permet aux piles à combustibles (Pac) de fournir de l’électricité en ne dégageant que de l’eau : la boucle serait bouclée, sans pollution. Les technologies sont au point… mais un sérieux problème se pose : le platine. Son rôle de catalyseur est essentiel dans les systèmes fonctionnant à basse température, tant pour la production d’hydrogène par électrolyse de l’eau que pour son oxydation dans les Pac. Or, outre le prix prohibitif de ce métal, les réserves terrestres ne pourront pas satisfaire la demande (voir l’encadré « Le risque métaux »). Comment surmonter l’obstacle ? De nombreuses équipes de recherche s’attachent à minimiser la quantité de platine nécessaire, par exemple en le dispersant sous forme de Reformage du méthane//Réaction chimique produisant de l’hydrogène (H 2) et du monoxyde de carbone (CO) à partir de l’eau (H 2 O) et du méthane (CH 4). Catalyseur//Molécule capable d’accélérer une réaction chimique, sans en modifier le bilan ni être consommée. Électrolyse de l’eau//Procédé qui décompose des molécules d’eau (H 2 O) en molécules d’oxygène O 2 et d’hydrogène (H 2) à l’aide d’un courant électrique. Oxydation de l’hydrogène//Réaction chimique au cours de laquelle, en présence d’oxygène, l’hydrogène (H 2) est décomposé en proton (2 H +) et 2 électrons. Outre le prix prohibitif du platine, les réserves terrestres ne pourront pas satisfaire la demande. nanoparticules, ce qui augmente la surface réactive, ou encore en utilisant des particules multimétalliques. Mais cela ne fera que repousser l’échéance. À l’évidence, mieux vaudrait s’affranchir du platine. Pour des catalyseurs « bio-inspirés » Il existe une piste. Certains micro-organismes vivant dans des conditions particulières, comme auprès des fumeurs noirs du fond des océans, savent oxyder l’hydrogène et l’utiliser comme source d’énergie. Et ce grâce à des enzymes, appelées hydrogénases, qui catalysent cette réaction en utilisant les atomes de fer ou de nickel qui les constituent ! Pourquoi alors ne pas remplacer le platine par des catalyseurs de synthèse basés sur ces métaux abondants et peu coûteux ? Depuis 2002, des chercheurs du CEA-iRTSV 1 à Grenoble développent ainsi des catalyseurs « bio-inspirés ». « Il ne s’agit pas de reproduire exactement la structure du site actif des hydrogénases, mais d’en tirer le principe de fonctionnement et d’exploiter tout le potentiel de la chimie de synthèse pour élaborer des notes : 1. Voir rubrique « Ils ont contribué… », p.3. Fumeurs noirs//Fluides situés au niveau des failles océaniques, évacuant une partie de la chaleur interne de la Terre, chargé en minéraux et en gaz dissous. Enzymes//Protéines qui catalysent les réactions chimiques du vivant. 7 » >