Le CNRC catalyse une méthode novatrice pour produire de l'hydrogène

- Mississauga, Ontario, Ontario

Dans la course internationale qui a débuté pour réduire les émissions de carbone et atteindre la carboneutralité d'ici 2050, Next Hydrogen (en anglais seulement), un fabricant canadien d'électrolyseurs, et le Conseil national de recherches du Canada (CNRC) se sont engagés sur une nouvelle voie.

La production d'hydrogène à faibles émissions de carbone jouera un rôle crucial dans la réalisation de la carboneutralité visée pour 2050, surtout dans les secteurs d'envergure, difficiles à décarboner, comme ceux des transports et de l'industrie lourde. Néanmoins, avec l'aide du CNRC, les électrolyseurs de Next Hydrogen pourraient nous faire avancer d'un grand pas dans cette direction.

Un électrolyseur produit de l'hydrogène en séparant les molécules d'eau avec de l'électricité. Le procédé ne libère pas de dioxyde de carbone (CO2) dans l'atmosphère et, quand il est alimenté par une source d'énergie renouvelable, l'avantage net qu'on en retire s'avère encore plus élevé en ce qui concerne la diminution des émissions de CO2. La manière dont la cellule électrochimique de l'électrolyseur est structurée en fait aussi une solution de rechange bon marché au rendement énergétique supérieur.

Au cours des 18 derniers mois, l'équipe du CNRC à l'installation de recherche sur les matériaux de pointe de Mississauga, en Ontario, a créé plusieurs versions expérimentales de l'électrode qui sert de catalyseur au dispositif. Le projet, entrepris dans le cadre du programme Défi « Matériaux pour combustibles propres », au Centre de recherche sur l'énergie, les mines et l'environnement du CNRC, promet énormément.

Comme l'explique Sharon Chen, agente de recherche au CNRC à la tête du projet, le catalyseur réduit les obstacles cinétiques associés à la séparation des molécules d'eau dans l'électrolyseur. « En optimisant l'anode et la cathode, on accroît la stabilité de l'appareil et on en prolonge la vie », affirme-t-elle. Lors du développement de l'électrolyseur, les chercheurs du CNRC ont envoyé des échantillons de leurs catalyseurs à Next Hydrogen afin que l'entreprise en vérifie la performance et en valide l'efficacité.

Premier dans sa catégorie

GEN2, le plus récent modèle de l'électrolyseur mis au point par l'entreprise, a surpassé les attentes techniques du département de l'Énergie des États-Unis en matière de rendement énergétique, tout en maintenant un point de fonctionnement nettement plus élevé. Le CNRC continuera de perfectionner l'architecture, la synthèse et la caractérisation de ses électrocatalyseurs de pointe destinés à la cellule électrochimique en train d'être élaborée pour l'électrolyseur GEN3.

« Grâce à notre savoir-faire et à nos capacités, nous aiderons Next Hydrogen à hausser la performance de son électrolyseur GEN2 et à atteindre les objectifs très ambitieux du GEN3 sur le plan du rendement énergétique », a déclaré Mme Chen. « Par la même occasion, nous ouvrirons la porte à sa commercialisation dans le monde. »

Jim Hinatsu, chef des produits chez Next Hydrogen, dont il est le cofondateur, souligne que l'ingéniosité avec laquelle les chercheurs du CNRC conçoivent ces électrocatalyseurs exceptionnels aide énormément Next Hydrogen à se hisser aux échelons supérieurs de sa catégorie au niveau du rendement énergétique. « L'équipement ultra perfectionné qu'on trouve à l'installation de recherche sur les matériaux de pointe de CNRC avantage nettement le projet de développement conjoint en cours. »

Parallèlement, Next Hydrogen profite des services-conseils et de jusqu'à 750 000 $ en subventions pour la recherche-développement offerts par le Programme d'aide à la recherche industrielle du CNRC (PARI CNRC) afin de mettre sur pied un projet qui prévoit l'élaboration et la démonstration de sa nouvelle gamme de produits.

Vers la carboneutralité

Actuellement, 96 % de l'hydrogène produit dans le monde provient des combustibles fossiles, car les procédés d'extraction tirent le gaz du méthane et d'autres hydrocarbures. Ces procédés, regroupés sous l'expression « production d'hydrogène gris », libèrent jusqu'à 10 tonnes de CO2 par tonne d'hydrogène. Ils ajoutent donc aux émissions de gaz à effet de serre.

L'hydrogène vert, en revanche, qu'on obtient par électrolyse de l'eau en recourant à des sources d'énergie renouvelable comme le vent, le soleil ou l'eau, est carboneutre. Malheureusement, pour l'instant, cette solution ne représente que 4 % de la production mondiale d'hydrogène, en grande partie parce que le procédé s'avère relativement onéreux. Les économies d'échelle que permettra Next Hydrogen et la performance supérieure de sa cellule électrochimique laissent toutefois entrevoir une forte possibilité qu'on surmonte l'obstacle du coût.

« Notre vision consiste à rendre la production d'hydrogène vert à la fois réalisable et économique, pour qu'on l'adopte largement et qu'ainsi, elle ait un impact marquant sur la réduction des émissions de gaz à effet de serre dans le monde », explique M. Hinatsu.

Pour y arriver, Next Hydrogen augmentera la capacité de sa technologie afin de proposer des solutions commerciales de plusieurs centaines de mégawatts aux grandes industries. En plus d'offrir à sa clientèle un moyen abordable d'atteindre la carboneutralité, l'entreprise collabore étroitement avec le CNRC pour accroître le rendement énergétique de son produit. Le modèle novateur d'électrolyseur breveté par Next Hydrogen permet en effet à ceux qui se le procurent de produire l'hydrogène en plus grande quantité et plus rapidement dans les périodes creuses où l'électricité coûte moins cher, une approche qui devrait engendrer des économies et favoriser une adoption plus générale de l'hydrogène vert.

« Next Hydrogen est déterminé à combattre le changement climatique », ajoute M. Hinatsu. « Notre solution conçue au Canada fera une nette différence dans le monde, en partie grâce à nos partenaires financiers du gouvernement canadien et à l'expertise du CNRC. »

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