L’iridium est un métal de numéro atomique 77 noté Ir appartenant au groupe du platine. Il est très peu réactif et l’un des matériaux les plus résistants à la corrosion.
L’élément iridium
L’iridium, symbolisé par « Ir » et portant le numéro atomique 77, est un métal de transition extrêmement rare et dense. Il fait partie des métaux du groupe des platines, qui contiennent aussi le rhodium, ruthénium, osmium, palladium et le platine. Avec une masse atomique de 192,22 g.mol-1, il est connu pour sa grande résistance à la corrosion et sa haute densité (22.65 g/cm³). Il est aussi extrêmement résistant à la chaleur, pouvant conserver de bonnes propriétés mécaniques pour des chaleurs supérieures à 1600°C. (3)
Les métaux du groupe des platines ont été surtout découvert à partir de minerai de platine et leur dissolution dans l’aqua regia, un mélange d’acide nitrique et hydrochlorique. Néanmoins, l’iridium résistait cette dissolution. C’est ainsi que le chimiste Joseph Louis Proust observa en 1799 un résidu sombre ayant résisté à la dissolution. (3)
Ce résidu sombre intriga un partenaire de William Hyde Wollaston (qui a identifié d’autres métaux du groupe des platines), Smithson Tennant, un chimiste anglais. Ce dernier identifia l’iridium et publia sa découverte (ainsi que celle de l’osmium) en 1804 dans « On two Metals found in the black Powder remaining ». Il nomma l’iridium d’après Iris, la déesse grecque de l’arc-en-ciel, en raison de la diversité des couleurs de ses sels. Il identifia dans le même temps l’osmium.
Ses qualités rendent l’iridium aussi difficile à travailler. Classiquement, pour le purifier, on le dissous dans l’aqua regia avant de le précipiter avec du chlorure d’ammonium. Après unesérie de dissolution et de précipitations, le sel produit est chauffé pour produire des éponges d’iridium. Il y a aussi une méthode de pyrometallurgie, consistant à chauffer l’iridium dans un creuset d’oxyde de magnesium. (5)
Production et utilisation aujourd’hui
Il se trouve avec de la platine ou de l’or et extrait de ces minerai comme coproduit. Il se trouve en petits grains ou en fine poudre. Les plus gros agrégats sont de la taille d’un grain de riz. (4)
Comme les autres métaux du groupe des platines, il est surtout produit par l’Afrique du Sud (80%) et la Russie (12%). Sa production est toutefois beaucoup plus petite: 7,5 tonnes annuellement.
Il a été utilisé pour faire des pointes de stylo plume à pointe en iridium dès 1880, invention de John Holland, concepteur de points de stylo en or « Mackinnon ». L’irridium était également utilisé aux instruments d’ingénieurs lorsque la dureté, durabilité et résistance à la corrosion étaient demandés. (4)
L’iridium est utilisé avec le platine dans la production d’électrolyseurs à membrane échangeuse de protons (PEM). En effet, les catalyseurs au niveau de l’anode sont basés sur de l’iridium. Néanmoins, c’est une utilisaition, ces électrolyseurs représentant moins d’un GW de capacité de production actuellement. Il faut environ 400kg d’iridium pour 1GW d’électrolyseurs PEM. (1)
L’iridium pour l’innovation écologique ?
On peut se demander si la rareté de l’iridium ne pourrait pas être un obstacle au développement d’une économie hydrogène, notamment des solutions de power-to-gas-to-power, qui reposent souvent sur une production flexible, flexibilité possible pour les électrolyseurs PEM et moins pour les alcalins.
Le conseil de l’hydrogène estime qu’il faudrait 80 à 100 GW d’électrolyseurs PEM d’ici 2030. (2) Cela représenterait de l’ordre de 32 à 40 tonnes d’iridium, soit la production de quelques années. Néanmoins, cela ne prend pas en compte l’innovation. Selon Johnson Matthey, il serait possible de réduire le besoin d’iridium à 100kg/GW. D’autres innovations pourraient encore réduire ce besoin. En effet, la consommation de métaux du groupe des platines aurait été réduit de 3g/kW en 1991 à 1,1g/kW en 2005, puis 0,14-0,2g/kW aujourd’hui. (2)
Quel est le point de fusion de l’iridium ?
Le point de fusion de l’iridium est de 2446°C.
Références:
- (1) Johnson Matthey, Iridium white paper
- (2) Hydrogen Council, McKinsey & Company, Hydrogen for Net‑Zero: A critical cost‑competitive energy vector
- (3) Hunt L.B., « A History of Iridium », Johnson Matthey Group
- (4) Dudley, W. L. (1884). The iridium industry. Journal of the Franklin Institute, 118(1), 35–44. doi:10.1016/0016-0032(84)90073-5
- (5) Ohrinek E.K., Processing of Iridium and Iridium Alloys, Platinum Metals Review, Volume 52, Number 3, July 2008, pp. 186-197(12), https://doi.org/10.1595/147106708X333827