Un nouveau matériau pour la production d'hydrogène vert à grande échelle | Techniques de l'Ingénieur 
Nous avons choisi une approche qui permet d’utiliser l ‘énergie solaire, sans passer par un ensemble “panneau solaire / électrolyseur”. Notamment parce que les électrodes sont souvent produites à base de matériaux extrêmement chers, comme le platine.
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Nous développons actuellement des photo-électrodes, sortes de panneaux solaires, qui trempent directement dans l’eau. Les rayons du soleil vont être absorbés pour produire des charges électriques, qui vont être directement rejetées dans l’eau pour « casser » les molécules d’eau et produire de l’hydrogène et de l’oxygène.
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Ce mécanisme a plusieurs avantages. Déjà, le panneau solaire produit directement l’hydrogène dans l’eau, ce qui simplifie beaucoup le processus. Nous avons combiné une fine couche d’un matériau, appelé semi-conducteur III-V, qui absorbe très bien la lumière, avec une couche épaisse de silicium. Or, le silicium est un élément chimique extrêmement abondant sur Terre et peu cher. Nous avons donc réussi à montrer que l’utilisation de photo-électrodes à base de silicium permettait d’obtenir d’excellents résultats. C’est un élément déterminant pour évaluer le potentiel de notre procédé à être utilisé à grande échelle.
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Les chercheurs ont testé et validé l’intérêt d’un procédé par thermocompression avec chauffage par induction. Il présente l’avantage d’accepter l’utilisation de nouveaux matériaux polymères et composites thermoplastiques, et notamment ceux issus du recyclage. « Nous sommes au début d’une nouvelle histoire dans la manière de fabriquer les modules photovoltaïques, en particulier en repensant différemment toute la démarche de l’éco-innovation, se réjouit la spécialiste. Ce nouveau procédé d’assemblage va nous permettre d’ouvrir le champ des possibles en termes de matières. »
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Par exemple, il va être possible d’utiliser des matières recyclées issues de la filière automobile, comme c’est le cas du polypropylène, et de l’associer à des fibres de carbone recyclées. Avec le procédé standard de lamination, l’utilisation de ces matières est impossible. Le chauffage par induction produit une montée en température très rapide, jusqu’à 250, voire 270 degrés, et n’engendre pas de dégradation des cellules photovoltaïques, ce qui permet de conserver leurs performances et d’optimiser la rentabilité industrielle. Cette nouvelle technologie permettra aussi d’intégrer de plus grandes quantités de composites thermoplastiques dans la fabrication des modules, qui présentent l’intérêt d’être réutilisables, au contraire des thermodurcissables.
Dans cette démarche d’éco-innovation, le CEA-Liten et l’INES mènent également des travaux de recherche dans le but de réduire la quantité d’argent dans les modules en développant une nouvelle technologie d’interconnexion des cellules photovoltaïques. « Nous sommes au tout début de ce programme, mais je pense que nous pourrons parvenir à une preuve de concept dès l’année prochaine », conclut Aude Derrier.
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Nous développons actuellement des photo-électrodes, sortes de panneaux solaires, qui trempent directement dans l’eau. Les rayons du soleil vont être absorbés pour produire des charges électriques, qui vont être directement rejetées dans l’eau pour « casser » les molécules d’eau et produire de l’hydrogène et de l’oxygène.
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Ce mécanisme a plusieurs avantages. Déjà, le panneau solaire produit directement l’hydrogène dans l’eau, ce qui simplifie beaucoup le processus. Nous avons combiné une fine couche d’un matériau, appelé semi-conducteur III-V, qui absorbe très bien la lumière, avec une couche épaisse de silicium. Or, le silicium est un élément chimique extrêmement abondant sur Terre et peu cher. Nous avons donc réussi à montrer que l’utilisation de photo-électrodes à base de silicium permettait d’obtenir d’excellents résultats. C’est un élément déterminant pour évaluer le potentiel de notre procédé à être utilisé à grande échelle.
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Les chercheurs ont testé et validé l’intérêt d’un procédé par thermocompression avec chauffage par induction. Il présente l’avantage d’accepter l’utilisation de nouveaux matériaux polymères et composites thermoplastiques, et notamment ceux issus du recyclage. « Nous sommes au début d’une nouvelle histoire dans la manière de fabriquer les modules photovoltaïques, en particulier en repensant différemment toute la démarche de l’éco-innovation, se réjouit la spécialiste. Ce nouveau procédé d’assemblage va nous permettre d’ouvrir le champ des possibles en termes de matières. »
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Par exemple, il va être possible d’utiliser des matières recyclées issues de la filière automobile, comme c’est le cas du polypropylène, et de l’associer à des fibres de carbone recyclées. Avec le procédé standard de lamination, l’utilisation de ces matières est impossible. Le chauffage par induction produit une montée en température très rapide, jusqu’à 250, voire 270 degrés, et n’engendre pas de dégradation des cellules photovoltaïques, ce qui permet de conserver leurs performances et d’optimiser la rentabilité industrielle. Cette nouvelle technologie permettra aussi d’intégrer de plus grandes quantités de composites thermoplastiques dans la fabrication des modules, qui présentent l’intérêt d’être réutilisables, au contraire des thermodurcissables.
Dans cette démarche d’éco-innovation, le CEA-Liten et l’INES mènent également des travaux de recherche dans le but de réduire la quantité d’argent dans les modules en développant une nouvelle technologie d’interconnexion des cellules photovoltaïques. « Nous sommes au tout début de ce programme, mais je pense que nous pourrons parvenir à une preuve de concept dès l’année prochaine », conclut Aude Derrier.
https://www.techniques-ingenieur.fr/a...hydrogene-vert-a-grande-echelle-11787
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