Parfois, les solutions à des problèmes difficiles peuvent se révéler assez basiques. C’est particulièrement vrai pour une équipe de chercheurs du Brookhaven National Laboratory, où la solution à un problème difficile s’est avérée non seulement assez basique, mais aussi un peu acide.

Le problème difficile sur lequel ils travaillaient était de savoir comment stocker le carburant hydrogène. L’hydrogène (H2) est un combustible propre et puissant, mais il est aussi extrêmement léger, ce qui rend son stockage difficile et coûteux. Il est généralement conservé dans des réservoirs à haute pression, bien que des chercheurs d’un autre laboratoire aient récemment trouvé un moyen possible de le conserver dans des cages congelées de forme naturelle.

Dans un article publié le 18 mars dans Nature Chemistry, des chercheurs de Brookhaven dirigés par la chimiste Etsuko Fujita ont annoncé qu’ils avaient trouvé un moyen sûr et réversible de stocker l’hydrogène dans des conditions douces (et donc, on l’espère, beaucoup plus économiques), en utilisant un catalyseur nouvellement développé.

Leur travail a commencé en voyant les acides et les bases d’une manière non conventionnelle – comme des transporteurs potentiels de carburant hydrogène. Les étudiants apprennent souvent à connaître les acides et les bases dans le cadre de leurs projets de foire scientifique. La réaction « volcanique » du vinaigre (un acide léger) et du bicarbonate de soude (une base légère) a suscité chez de nombreux élèves un intérêt précoce pour les sciences. C’est le cas de Jonathan Hull, chercheur principal de l’article, qui a été intrigué en voyant une réaction similaire faire sauter les bouchons des bouteilles de vin.

Cependant, de nombreux acides et bases sont en fait des solutions aqueuses remplies d’hydrogène. Dans une solution acide, les atomes d’hydrogène se promènent librement. Il leur manque généralement aussi leur électron, ce qui leur donne une charge positive (les atomes et les molécules ayant une charge positive ou négative sont appelés ions). Dans une solution basique, les atomes d’hydrogène sont généralement liés à autre chose, une sorte d’ion négatif. Et oui, lorsqu’un acide et une base réagissent l’un avec l’autre, ils créent généralement quelque chose de neutre, comme l’eau.

Le catalyseur créé par les chercheurs du Brookhaven Lab relie l’hydrogène gazeux et le dioxyde de carbone, « stockant » l’hydrogène lié (adduit) au dioxyde de carbone dans une solution légèrement basique. La réaction peut être inversée – et l’hydrogène libéré – en ajoutant un peu d’acide. L’ensemble du processus peut être exécuté, et facilement inversé, dans une solution aqueuse à des températures et des pressions douces, sans sous-produits toxiques, et à un rythme plus rapide que tout autre catalyseur précédent.

En conséquence, le nouveau catalyseur du Brookhaven Lab pourrait être utilisé dans les futurs véhicules à hydrogène, bien que des tests supplémentaires soient nécessaires pour voir s’il peut être économiquement mis à l’échelle de la production industrielle. Il pourrait également apparaître dans d’autres systèmes à haute puissance – le temps et la technologie nous le diront.

Ce nouveau catalyseur montre le meilleur des National Labs au travail : des chercheurs qui s’attaquent à des problèmes vraiment difficiles et qui trouvent des solutions basiques (et parfois légèrement acides).