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Un moteur moléculaire à effet tunnel

Credit: Empa
Un moteur quantique
Comme d’autres moteurs moléculaires de cette échelle, le fonctionnement de ce nanomoteur conçu à l’Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), met en jeu la mécanique quantique. Mais l’originalité de ce nouveau moteur réside dans le fait que la cause-même ...

Photo-ionisation

A photo of the COLTRIMS reaction microscope built by Alexander Hartung as part of his doctoral research in the experiment hall of the Faculty of Physics. Credit: Alexander Hartung.

La quantité de mouvement de la lumière

Bien que de masse nulle, la lumière possède une quantité de mouvement ...

Vers de nouvelles technologies de chargeurs

Image Vedecom - DR

Des composants indispensables

De nombreux appareils électriques fonctionnant sur piles ont besoin d’être chargés régulièrement. On emploie donc des accumulateurs électrochimiques. Ces derniers sont rechargeables un très grand nombre de fois, contrairement aux piles. Téléphones ...

Un micro-accélérateur de particules

Vue du tunnel du LHC - Auteur : Maximilien Brice, CERN

Des ondes électromagnétiques pour accélérer les particules

Les physiciens de l’infiniment petit emploient des accélérateurs pour communiquer aux particules de très grandes vitesses afin de produire des collisions énergétiques. Au CERN par exemple, ...

Tromper une caméra thermique

Caméras thermiques : « filmer la température »

Tout corps, en raison de sa température, émet par sa surface un rayonnement dont le spectre (fréquence ou longueur d’onde en abscisse, intensité en ordonnée) couvre théoriquement toute la gamme des ondes électromagnétiques, l’intensité de l’émission variant ...

Piles bêtavoltaïques au carbone 14 recyclé

Des piles « bêtavoltaïques »

Certains noyaux radioactifs, généralement ceux possédant trop de neutrons par rapport à leurs protons, transmutent un neutron en proton, électron et antineutrino. Cette réaction s’appelle la radioactivité bêta moins et s’écrit n -> p + e- + v. L’électron ...

Une forêt tropicale en Antarctique

Vue d'artiste de cette forêt (C) Alfred-Wegener-Institut, James McKay, Creative Commons licence C-BY 4.0
Un sol bien conservé

Des chercheurs de l'Institut Alfred-Wegener ont découvert un sol forestier du Crétacé très bien préservé dans les fonds marins proches du continent Antarctique. Une carotte sédimentaire a été prélevée en 2017 près du glacier de l'île de Pine Island. L’aspect de cette carotte a retenu l’attention des chercheurs : « la coloration inhabituelle de la couche sédimentaire située entre 27 et 30 m de profondeur différait nettement des couches supérieures » explique Dr. Johann Klages, géologue et principal auteur principal de cette étude, parue dans la revue Nature.

L’excellente préservation de ce sol vieux de 90 millions d’années a permis d'identifier des traces de pollen, de spores, des restes de plantes à fleurs avec leurs cellules individuelles et tout un réseau dense de racines. Ces informations précieuses issues des fossiles suggèrent un paysage étonnant dans l’Antarctique occidentale, à l’époque des Dinosaures : une région couverte par une forêt tropicale marécageuse, avec de nombreux conifères et des fougères arborescentes. L’un des chercheurs, le Professeur Salzmann, compare ainsi cette forêt ancestrale aux forêts qu’on peut trouver actuellement en Nouvelle-Zélande.

Une concentration en dioxyde de carbone revue à la hausse

Le Crétacé correspond à l’une des périodes les plus chaudes sur Terre, au cours des dernières 140 millions d’années, également caractérisée par un niveau élevé des océans.

L'étude approfondie des sédiments suggère une pluviométrie importante et une température annuelle moyenne de 12 °C, et de 19 °C l'été. Pour une région privée de soleil 4 mois par an durant la nuit polaire, ces niveaux sont incompatibles avec la présence d'une calotte glaciaire telle que celle existant actuellement. 

Ces conditions climatiques seraient dues à une forte concentration en dioxyde de carbone dans l'atmosphère, expliquant un climat aussi tempéré sous de telles latitudes (82° S). « Avant cette étude, l’hypothèse généralement admise était que la concentration de dioxyde de carbone moyenne globale durant le Crétacé était d’environ 1 000 parties par million. Mais les résultats de nos simulations font ressortir des concentrations de 1 120 à 1 680 ppm », explique le Professeur Gerrit Lohmann.

Péripéties géologiques 
A l'époque du dépôt de ces sédiments, l'Ouest du continent Antarctique et la Zélande étaient sur le point de se séparer. Après ce phénomène d'expansion des fonds océaniques, le phénomène de subduction prit le dessus, ce qui explique que les couches géologiques se retrouvent sous les fonds marins aujourd'hui. D'autre part, durant la glaciation de l'Antarctique occidental, il y a 30-35 millions d'années, des sédiments du plateau continental ont été charriés par les glaciers jusqu'au fond des mers. Ces deux processus expliquent la situation actuelle de ces couches sédimentaires.

Publié le 20/04/2020

En savoir plus :

L’étude complète publiée sur Nature : https://www.nature.com/articles/s41586-020-2148-5.epdf?referrer_access_token=zdctooWmIkrZLMYcqEl3U9RgN0jAjWel9jnR3ZoTv0MUgcU_4QsUvTrkUoSjhemG2b7YiuOYcHX9_0y__xu3XNKefb2foLtaKkLSuC-ua6aP_DA6Dtn0lXmUktYhjhgi9WwJE1fE_36_XtVA2KwB93HaQ8wk_UUynIoIdrgcd8S9ueUzjsMPvYNwqv-QUVQoWFr6_aFQ4_u83nIfNchI09TYs3o1TMuRAHdsZTEf_ijt3gOUn6b2CaRIKPg1oo3549YEK19x3Har1IJCoasnyTEzSpIvtsbWkZ__2XEfH-s=&tracking_referrer=www.cbsnews.com

 

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Révolution hydrogène
Dans le contexte de la transition énergétique, l'hydrogène fait figure selon certains de vecteur énergétique.

L'hydrogène carburant :

L'hydrogène (ou dihydrogène - H2) est considéré comme étant un carburant propre puisque sa combustion n'émet ni CO2 ni particules fines, mais uniquement de la vapeur d'eau. Ses utilisations sont multiples: il peut être utilisé comme carburant dans des moteurs thermiques ou produire de l'énergie électrique dans une pile à combustible. Les émissions n'étant que de la vapeur d'eau, contrairement aux véhicules qui fonctionnent aux hydrocarbures, l'hydrogène est particulièrement adapté aux véhicules citadins pour satisfaire à des réglementations de plus en plus exigeantes.

Sur Terre, l'hydrogène pur est peu présent à l'état naturel, c'est pourquoi il est produit industriellement à partir d'énergies fossiles ce qui lui confère une empreinte carbone et participe au réchauffement climatique. Mais l'empreinte carbone de l'hydrogène peut être réduite étant donné qu'il peut également être produit par électrolyse de l'eau, l'électricité étant issue de sources d'énergie décarbonées (hydroélectrique, photovoltaïque voire nucléaire).

Les motorisations des véhicules fonctionnant à l'hydrogène sont de trois types :

  • électrique : une « pile à combustible » produit de l'énergie électrique, qui alimente un moteur électrique ; ce dernier fournit l'énergie mécanique nécessaire à la propulsion du véhicule ;
  • un moteur thermique classique ;
  • un système hybride qui associe un moteur thermique et un moteur électrique alimenté par une pile à combustible.


Défis techniques :

Stocker de l'hydrogène n'est pas simple, mais pas impossible non plus, et les technologies liées au stockage sont en constante évolution. Il existe plusieurs manières de stocker l'hydrogène :

  • Le stockage à haute pression sous forme gazeuse : partant d'un principe élémentaire de la physique, pour que le volume d'un gaz diminue, à température constante, il faut augmenter sa pression.

  • Le stockage sous forme liquide : afin de pouvoir stocker un maximum d’hydrogène dans un volume réduit il faut transformer l’hydrogène gazeux en hydrogène liquide en le refroidissant à très basse température. L'hydrogène se liquéfie lorsqu’il atteint une température inférieure à -252,87°C. Cependant, cette forme de stockage est pour l’instant réservée à des applications très spécifiques comme la propulsion spatiale.

  • Le stockage sous forme solide : les techniques de stockage de l'hydrogène sous forme solide mettent en jeu des mécanismes d’adsorption/désorption de l’hydrogène par un matériau. Certains métaux purs ou certains composés intermétalliques sont connus pour leurs capacités à adsorber de l'hydrogène de façon réversible.

Le transport de l'hydrogène est lié à la forme sous laquelle il se trouve. Qu'il soit gazeux, liquide ou solide, l'hydrogène peut être transporté de différentes manières :

  • Par canalisation: l'hydrogène peut être transporté via plusieurs de gazoducs spécifiques ou emprunter ceux utilisés pour transporter le gaz naturel. L'Europe de l’Ouest possède un réseau de canalisation d’hydrogène d'environ 1 600 km principalement utilisés par la France, l’Allemagne ou encore le Benelux.

  • Réseau routier ou ferroviaire :Les industriels livrent l’hydrogène par la route ou par rail, soit sous forme de bouteilles en acier contenant de l’hydrogène sous pression, soit sous forme cryogénique.


L'hydrogène en France:

Pour l'instant, la France ne compte aucun programme gouvernemental de longue durée dédié à l'hydrogène, comme c'est le cas dans d'autres pays. Cependant, plusieurs initiatives ont été prises ces dernières années.

Le programme Horizon Hydrogène Energie (H2E) contribue à faire émerger une filière hydrogène-énergie durable et compétitive en France et en Europe. Les objectifs de ce programmes consistent notamment à décentraliser la production d'hydrogène à partir des énergies renouvelables tout en favorisant son transport, son stockage et sa distribution à haute pression. Le programme se concentre également sur la création de nouvelles gammes de piles à combustibles.

Depuis 2015, le consortium Mobilité Hydrogène France a mis en place un plan de déploiement de la mobilité H2 et ce en déployant simultanément des flottes captives (livraisons, utilitaires, taxis, services municipaux, etc.) d’opérateurs qui s’engagent pour l’hydrogène et de stations de recharge partagées.

Le projet Energy Observer pousse l'utilisation de l'hydrogène encore plus loin. Cet ancien bateau de course converti en navire hydrogène repose sur la propulsion électrique générée grâce à un mélange d’énergies renouvelables et un système de production d’hydrogène décarbonée à partir de l’eau de mer. En parcourant les océans en se servant uniquement d'énergies renouvelables, le projet Energy Observer compte démontrer l'efficacité d'une chaîne hydrogène et ce même en milieu maritime extrême.

La France s'oriente également vers une solution innovante en utilisant des véhicules à batterie équipés de prolongateurs d'autonomies à hydrogène, en plus des véhicules ‘full power’ utilisés pour les taxis.

Publié le 23/01/2019

En savoir plus :

Yassa HARBANE
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