Une étude de l'Université de Chiba au Japon a marqué une avancée pour la production d'hydrogène à grande échelle à partir de l'eau. Des scientifiques ont découvert que modifier les cathodes de platine avec des bases puriques naturelles (comme la caféine et la théophylline) peut multiplier par plus de quatre l'activité de la réaction de dégagement d'hydrogène (HER), tout en réduisant significativement l'utilisation de platine dans les électrolyseurs, contribuant ainsi à abaisser le coût de l'hydrogène vert.
Actuellement, la production d'hydrogène à partir de l'eau rencontre des défis économiques dus au coût élevé des électrolyseurs, les prix atteignant 2 000 à 2 600 dollars par kW en 2024. Le département américain de l'Énergie (DOE) s'est fixé pour objectif de réduire le coût de l'hydrogène vert à 2 dollars par kg d'ici 2025 et à 1 dollar par kg d'ici 2030. La recherche, dirigée par le Dr Kensuke Tanaka et le professeur Masashi Nakamura de l'École d'ingénierie de l'Université de Chiba, a été publiée en ligne le 4 septembre 2025 et est parue dans l'International Journal of Hydrogen Energy, volume 172, le 26 septembre.
Leprincipe techniqueréside dans le fait que, lors de l'électrolyse, les ions hydrogène (H⁺) doivent d'abord s'adsorber sur le catalyseur ; en milieu alcalin, la rupture de la liaison O–H de l'eau par le catalyseur augmente la consommation d'énergie. Cependant, les dérivés puriques (comme la caféine, la xanthine, la purine, la théophylline et la théobromine) peuvent favoriser l'adsorption de l'hydrogène et accélérer la réaction même en conditions alcalines. Parmi eux, la purine et la théophylline ont multiplié l'activité HER respectivement par 4,2 et par 5. L'analyse structurelle a révélé que les molécules de purine forment un réseau de liaisons hydrogène en cage avec l'eau environnante, ce qui facilite l'élimination des OH⁻ et abaisse la barrière énergétique de l'HER.
Le professeur Masashi Nakamura a souligné que la rareté du platine limite l'extensibilité des technologies d'électrolyse de l'eau et des piles à combustible ;réduire la charge en platine est essentiel. Cette méthode utilise des matériaux naturellement abondants, alliant extensibilité et protection de l'environnement, ce qui peut à la fois réduire les coûts de production de l'hydrogène et améliorer l'efficacité de conversion énergétique des systèmes de production d'hydrogène. Elle revêt une importance significative pour atteindre la neutralité carbone grâce à l'électrolyse de l'eau alimentée par des énergies renouvelables.
