L'hydrogène pourrait constituer une alternative viable aux carburants traditionnels de transport dans un avenir proche, en raison de l'épuisement des réserves de pétrole et des préoccupations environnementales croissantes, telles que le réchauffement climatique. Bien qu'abondant dans l'atmosphère, l'hydrogène doit être séparé des autres gaz avant de pouvoir être utilisé comme combustible.
Selon un article publié sur IOP Science, les techniques de séparation membranaire présentent l'avantage d'être simples et peu énergivores. Les matériaux constituant la membrane — notamment les métaux denses, les polymères organiques non poreux et les matériaux poreux — déterminent la méthode employée pour isoler l'hydrogène.
La technique du métal dense
La technique de séparation de l'hydrogène gazeux à l'aide d'une membrane métallique est également appelée « solution-diffusion », précise IOP Science. Elle repose sur le transport de l'hydrogène à travers une membrane métallique dense selon plusieurs étapes successives : l'adsorption du gaz hydrogène sur la membrane, sa dissociation en ions et en électrons, sa dissolution dans le métal, puis sa diffusion à travers celui-ci.
La membrane métallique est suffisamment dense pour empêcher les autres molécules gazeuses de diffuser à travers le métal, ne laissant ainsi passer que l'hydrogène. Cette technique permet d'obtenir un gaz hydrogène d'une pureté extrême.
La technique des polymères organiques non poreux
Cette méthode fait également appel à un mécanisme de solution-diffusion, similaire à celui du métal dense, mais sans l'étape de dissociation de l'hydrogène. Les membranes en polymères organiques non poreux sont fabriquées à partir de matériaux élastomères ou vitreux et nécessitent des températures de fonctionnement comprises entre 100 et 200 degrés Celsius (212 à 392 degrés Fahrenheit), rapporte IOP Science.
Le principal inconvénient de cette technique réside dans le fait que le dioxyde de carbone est également perméable aux membranes polymères : le gaz hydrogène obtenu n'est donc pas totalement pur.
La technique des matériaux poreux
Selon un article publié dans Industrial and Engineering Chemical Research, les matériaux poreux, tels que les membranes céramiques, offrent des avantages par rapport aux autres techniques de séparation de l'hydrogène. Ils sont imperméables à certains gaz toxiques, comme le monoxyde de carbone et le sulfure d'hydrogène, contrairement à certaines membranes polymères.
Toutefois, le taux de pureté de l'hydrogène produit reste inférieur à 95 %. L'hydrogène étant une très petite molécule, la technique des matériaux poreux s'appuie sur une sélection des molécules par taille, favorisant ainsi le passage de l'hydrogène, explique IOP Science.
Conclusion
Le choix de la technique de séparation dépend donc des exigences de pureté, du coût énergétique et de la nature des impuretés présentes dans le mélange gazeux initial. Alors que les membranes en métal dense garantissent une pureté maximale, les membranes céramiques offrent une meilleure résistance aux gaz toxiques, tandis que les polymères constituent une option économique malgré une pureté moindre.
Source : https://jardin.98905.com/building-remodeling/remodeling-plans/1007125486.html