Les chercheurs produisent de l’hydrogène avec le soleil, l’eau et la rouille

Pendant que les scientifiques cherchent à accroître l’efficacité des panneaux solaires, stocker l’énergie résultante à moindre coût et de manière respectueuse de l’environnement doit également être pris en considération. Ainsi, les chercheurs de l’École polytechnique fédérale de Lausann en Suisse (EPFL) ont mis au point un dispositif peu coûteux qui transforme l’énergie lumineuse en hydrogène pour un stockage et une utilisation ultérieure. Le nouveau prototype utilise la lumière du soleil, de l’eau, et les oxydes métalliques comme l’oxyde de fer ou la rouille.

L’EPFL travaille déjà depuis longtemps sur la conversion de l’énergie solaire en hydrogène. Les recherches précédentes avaient déjà conduit le chercheur Michael Grätzel a inventer des cellules solaires photoélectrochimiques. Il utilisait également un semi-conducteur à base d’oxyde de fer avec une cellule solaire pour produire de l’hydrogène directement à partir de l’eau. Cependant, cette approche était très onéreuse. Par conséquent, cette nouvelle recherche menée par Kevin Sivula a porté sur la construction d’un prototype à partir uniquement de matériaux abordables.

Le matériau le plus cher dans notre dispositif est la plaque de verre, explique Sivula. L’efficacité est encore faible (entre 1,4% et 3,6%) selon le prototype utilisé. Mais la technologie a un grand potentiel. Avec notre concept moins coûteux à base d’oxyde de fer, nous espérons être en mesure d’atteindre des rendements de 10% en quelques années pour moins de 80$ par mètre carré. A ce prix, nous serons en concurrence avec les méthodes traditionnelles de production d’hydrogène.

Le prototype actuel EPFL est complètement autonome et utilise des électrons stimulés par la lumière pour diviser les molécules d’eau et réformer les morceaux résultant en oxygène et en hydrogène. Cet objectif est atteint en utilisant deux systèmes: un semi-conducteur à base d’oxyde dégage de l’oxygène, tandis que la cellule sensible aux colorants dégage de l’hydrogène.

Le semi-conducteur mis en œuvre utilise de l’oxyde de fer. Cependant, cet oxyde de fer est un peu plus complexe que la rouille. Il est traité avec une couche nanométrique d’oxyde d’aluminium et d’oxyde de cobalt qui  augmente les propriétés électrochimiques de la rouille.

À ce stade de développement, la performance de l’appareil en est encore relativement inefficace. Cependant, Sivula prévoit que la technologie sera éventuellement en mesure d’atteindre une efficacité de 16% tout en restant abordable.

Le prototype actuel et la recherche est décrite dans un article publié dans la revue Nature Photonics.

Source: EPFL