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Posted on by Raymond Viger

Une éponge pour sauver la planète
Benoît Lacroix -

Une équipe franco-britannique vient de mettre au point un nouveau matériau partiellement métallique, capable de tripler de volume lorsqu'il est trempé dans un liquide. Ce type de matériau très poreux pourrait entre autres servir au stockage des gaz. Les chercheurs étudient la possibilité de l'utiliser pour stocker le CO2, principal gaz à effet de serre, ou encore l'hydrogène, carburant des piles à combustible.

Ces solides hybrides poreux sont constitués de métaux (dans ce cas-ci, fer et chrome) et de liants organiques, d'où le qualificatif d'" hybrides ". Ils sont aussi parsemés de microscopiques cavités (les pores), ce qui leur permet de stocker des molécules liquides ou gazeuses.

Le nouveau matériau se gonfle comme une éponge lorsqu'il est trempé dans l'eau ou le méthanol. Cette propriété est d'autant plus surprenante qu'il s'agit d'un matériau cristallin, comme le métal, et non d'un matériau amorphe, tel que la peau ou la plupart des substances organiques. Les matériaux cristallins sont habituellement rigides et plutôt difficilement déformables. Dans le cas présent, le matériau se comporte comme un poumon. Son volume augmente jusqu'à un maximum de 230 %, comparativement à 40 % pour le poumon lors de l'inspiration. Il suffit de le chauffer afin qu'il reprenne son volume initial.

L'équipe de recherche, composée de scientifiques des universités de Versailles, de Rennes, de la Royal Institution of Great Britain, ainsi que de l'Installation Européenne de Rayonnement Synchrotron (ESRF), ont utilisé le rayonnement synchrotron (principalement des rayons X de haute puissance) de l'ESRF pour sonder la matière dans son état " gonflé " et son état " dégonflé ". Ils ont ainsi pu comprendre le mécanisme de déformation du matériau et conclure que les liaisons chimiques ne sont pas brisées lors du mouvement de " respiration ", ce qui facilite la réversibilité du processus.

Pour les chercheurs à l'origine de la découverte, la prochaine étape consiste à mesurer la capacité d'adsorption de leur matériau avec le CO2 et l'hydrogène. Dans le cas de l'hydrogène, il faut savoir que le plus important problème dans le développement de la pile à hydrogène est le stockage du gaz. " Il existe actuellement une multitude de méthodes pour stocker l'hydrogène, mais aucune ne donne des résultats solides ", résume Jacques Goyette, professeur à l'UQTR et membre du Réseau québécois sur les piles à combustible et l'hydrogène (PACH2). Ce nouveau matériau pourrait donc s'avérer une solution innovatrice dans la lutte aux gaz à effet de serre.

Référence
- Role of Solvent-Host Interactions that lead to Very Large Swelling of Hybrid Frameworks, C. Serre, C. Mellot-Draznieks, S. Surble, N. Audebrand, Y. Filinchuk, G. Ferey. Science 315, 1828-1831 (2007),http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/315/5820/1828
- Un matériau cristallin augmente sa taille de 300%,http://www.cite-sciences.fr/francais/ala_cite/science_actualites/sitesactu/fs_breves2.php?langue=fr&id_breve=5750.
- Scientists track remarkable "breathing" in nanoporous materials,http://www.esrf.eu/news/pressreleases/nanoporous/.
- La respiration géante des solides cristallisés,http://www2.cnrs.fr/presse/communique/1064.htm.
- Un matériau nanoporeux aux performances inégalées,http://www2.cnrs.fr/presse/communique/751.htm?print=1.
- New Crystalline Solids Can Reversibly Increase Their Volume More Than 3x; Possible Impact for Hydrogen Storage,http://www.greencarcongress.com/2007/04/new_crystalline.html.
- Nanoporous material gobbles up hydrogen fuel,http://www.newscientisttech.com/article/dn10466-nanoporous-material-gobbles-up-hydrogen-fuel.html.
- Article " Hydrogen storage ", Wikipedia,http://en.wikipedia.org/wiki/Hydrogen_storage.
- Réseau québécois sur les piles à combustible et l'hydrogène (PACH2),http://pach2.qc.ca/index.html.

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