Piles à combustible révolutionnaires alimentées par l'hydrogène provenant des eaux usées


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eaux usées.jpgDes chercheurs de l'Université d'État de l'Oregon ont découvert un moyen efficace de produire de l'hydrogène en utilisant des biodéchets comme les eaux usées municipales. Le procédé innovant utilise 75% moins d'énergie que la méthode traditionnelle de production d'hydrogène et peut être réalisé à un coût bien inférieur.

La nouvelle approche pourrait utiliser plusieurs types de biodéchets, y compris le fumier, les déchets de bois ou les eaux usées, pour produire de l'hydrogène à un coût bien inférieur à celui de l '«électrolyse» traditionnelle. technologie, ce qui la rend intéressante pour une utilisation dans les piles à hydrogène qui pourraient alimenter les automobiles non polluantes du futur.


«Dans le laboratoire, nous sommes déjà assez proches de l’objectif de coût de l’hydrogène du Département de l’énergie de 2 à 3 dollars par équivalent gallon d’essence», a déclaré Hong Liu, professeur adjoint de l’OSU en génie biologique et écologique. «Et avec quelques recherches supplémentaires, il devrait être possible de faire évoluer ces systèmes aux niveaux nécessaires pour une utilisation commerciale.»



Mais ce n’est même pas la meilleure nouvelle.

Bien qu'il produise des quantités importantes d'hydrogène à partir des eaux usées, ce système nettoie également l'eau. Conceptuellement, des usines de traitement pourraient être développées qui absorbent les eaux usées à une extrémité et envoient de l'eau propre et de l'hydrogène à l'autre. Leur potentiel de production n’est peut-être limité que par la quantité de déchets bruts dont ils disposent - et les eaux usées à l’avenir ne seront peut-être plus un problème d’élimination des déchets, mais plutôt un bien précieux, un autre élément important de l’équation énergétique durable du pays.

D'autres formes de biodéchets pourraient également être utilisées, selon les scientifiques. L'utilisation de la biomasse ligneuse est possible. Les grandes quantités de déchets provenant des usines de transformation des aliments seraient un bon candidat, ainsi que les déchets agricoles tels que les énormes quantités de fumier produites dans les bovins, les porcs et autres exploitations d'élevage. Dans ce contexte, il peut être tout à fait possible de fabriquer un sac à main en soie avec le derrière d’une truie.

Tout cela a été réalisé grâce à la recherche fondamentale sur les «cellules d'électrolyse microbienne», ou MEC, qui utilisent une nouvelle approche «sans membrane» qui coûte moins cher et est nettement plus efficace que les approches existantes.

Les résultats viennent d'être rapportés dans Water Research, une revue professionnelle, par des chercheurs du College of Engineering de l'Oregon State University.


«Le retrait de la membrane peut non seulement simplifier la construction, le fonctionnement et la maintenance des MEC, mais il peut également diminuer la résistance interne, augmentant ainsi le taux de production d'hydrogène», ont déclaré les chercheurs dans leur rapport.

Dans ces systèmes, les micro-organismes naturels des eaux usées se fixent à la surface d'une anode et dégradent les déchets dans les eaux usées, dans un appareil qui ressemble à une batterie. Les déchets se décomposent, laissant finalement des protons qui migrent vers la cathode, se combinent avec des électrons et génèrent de l'hydrogène.

station-de-recharge-honda.jpgCes systèmes peuvent être adaptés pour produire de l'électricité directement ou utilisés pour produire de l'hydrogène, qui à son tour peut être utilisé pour produire de l'électricité à partir de piles à hydrogène - une technologie existante et largement éprouvée.

'L'hydrogène a souvent été considéré comme le carburant idéal pour faire fonctionner les automobiles à pile à combustible', a déclaré Liu. «Les piles à hydrogène ont une efficacité d'environ 60%, soit environ le double de celle d'un moteur à combustion interne à essence. Et il n'y a pas de pollution de l'air; le seul sous-produit du fonctionnement de la pile à combustible est l'eau. »


L’une des plus grandes étapes encore nécessaires pour faire de ce type de véhicule à pile à combustible une réalité est de résoudre les problèmes de production d’hydrogène - et la nouvelle technologie développée dans le laboratoire de Liu pourrait produire de l’hydrogène à un coût proche de l’objectif du DOE. Ces chiffres de coût n’incluent pas les économies potentielles de milliards de dollars dépensés dans le traitement des eaux usées du pays, qui augmentent encore la viabilité économique de la technologie.

«Une autre application intéressante de cette approche pourrait être dans les pays en développement ou les régions éloignées», a déclaré Liu. «Souvent, ces endroits ont peu ou pas d'usines de traitement des déchets, et aucun moyen pratique dans un endroit éloigné de produire de l'électricité. Les petits systèmes utilisés là-bas pourraient résoudre les deux problèmes.

«Il ne fait aucun doute que cela pourrait contribuer à un avenir plus durable», a déclaré Liu. «Nous pourrions nettoyer nos eaux usées et produire du carburant en même temps. C’est très prometteur. »