> Une autre approche, plus expérimentale mais aussi plus simple, se passe complètement de panneaux solaires. La lumière est dans ce cas collectée par des matériaux semi-conducteurs appelés photocatalyseurs, qui se présentent sous forme de petits cristaux immergés dans de l’eau. Leurs électrons, une fois excités par les photons lumineux, migrent vers la surface du cristal et enclenchent l’électrolyse de l’eau, produisant ainsi le dihydrogène convoité. Avec cependant un piètre rendement, pour l’instant incompatible avec des applications commerciales.
> Une équipe de chimistes japonais vient cependant de publier une importante avancée en la matière. Elle dit être parvenue à mettre au point un photocatalyseur presque parfait, capable de convertir en H2 la quasi-totalité de la lumière qu’il reçoit. Les résultats sont parus le 27 mai dans la revue Nature.
> Le matériau présenté dans Nature par l’équipe de Kazunari Domen, de l’Université de Tokyo, n’est pas vraiment nouveau: il s’agit du titanate de strontium, un cristal historiquement utilisé comme substitut du diamant sous le nom de fabulite. Ses propriétés photo-catalytiques ont été découvertes en 1977, rappelle Nature dans un article connexe, et ont depuis été étudiées sous toutes les coutures. L’idée des chercheurs a été d’améliorer chaque étape de fonctionnement de ce photocatalyseur afin d’augmenter son efficacité.
> La lumière utilisée dans l’expérience provenait de rayons ultraviolets (UV) d’une longueur d’onde comprise entre 350 et 360 nanomètres. Il s’agissait donc non pas d’une lumière solaire naturelle, mais d’une mince portion de son spectre lumineux. La plupart des UV sont en effet filtrés dans l’atmosphère et ne représentent qu’environ 4% du spectre solaire. Les auteurs l’admettent sans détour et estiment que l’efficacité de leur matériau illuminé par le soleil serait de l’ordre de… 0,65%. Des synthèses récentes en la matière évaluent à 10% l’efficacité nécessaire pour espérer une viabilité économique de centrales de power-to-gas. Pour cette raison, l’article de Kazunari Domen représente avant tout une intéressante preuve de concept, plus qu’une application prête à l’emploi.
> La route vers l’hydrogène produit par photocatalyse risque donc d’être encore longue. Les développements futurs viseront certainement à élargir le spectre d’absorption de la lumière. «Les choses peuvent aller plus vite qu’on ne le pense, glisse Hubert Girault. D’ici à une dizaine d’années, on assistera peut-être à la mise au point de photocatalyseurs suffisamment performants pour entrer en compétition avec les panneaux solaires photovoltaïques couplés à l’électrolyse.»
https://www.letemps.ch/sciences/un-cr...lumiere-hydrogene-un-rendement-record
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Les chercheurs belges, eux, ont développé un procédé qui utilise de l'air plutôt que de l'eau. "L'air contient de l'eau", explique Tom Bosserez, bioingénieur à la KUL. "L'air entre dans notre panneau. Au même moment, de l'énergie solaire arrive sur notre panneau solaire et transforme l'eau présente dans l'air en hydrogène qui ressort ici sur le côté". L'avantage du procédé, c'est qu'il est utilisable même dans les parties du monde où l'on manque d'eau. "Vous avez seulement besoin de la lumière du soleil et de la vapeur d'eau", explique Johan Martens, professeur à la Faculté des bioingénieurs de la KUL. "Et partout dans le monde vous avez de la vapeur d'eau dans l'air, même dans les endroits les plus secs au monde".
Le panneau produit 250 litres d'hydrogène en moyenne par jour. "Ensuite, vous devez stocker cet hydrogène dans un contenant pressurisé, comme vous le feriez avec du gaz naturel", explique Johan Martens. C'est comme du gaz naturel, sauf qu'on ne produit pas de gaz à effet de serre au moment où on l'utilise. Quand on utilise de l'hydrogène, cela recrée de l'eau. La particularité de notre invention, c'est qu'on produit de l'hydrogène au rythme du soleil, à des courants électriques beaucoup plus faibles. On optimalise donc chaque étape et on minimalise les pertes". Le panneau va être testé les deux à trois prochaines années, et le professeur Martens compte sur une commercialisation au terme de cette période d'essai.
https://www.rtflash.fr/chercheurs-bel...laire-qui-produit-l-hydrogene/article
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