Transformer le soleil et l’eau en carburant d’hydrogène

Une nouvelle technique mise au point par une équipe de l’Université du Colorado ‘Boulder’ convertit la lumière du soleil et de l’eau directement en carburant utilisable. La technique consiste à concentrer la lumière du soleil dans une tour solaire afin d’atteindre des températures suffisamment élevées pour entraîner des réactions chimiques qui divisent l’eau en molécules d’oxygène et d’hydrogène. De cette façon, l’équipe indique qu’elle devrait être en mesure de produire à moindre coût des quantités massives de combustible à l’hydrogène.

L’installation solaire de l’équipe concentre la lumière du soleil réfléchie par plusieurs miroirs en un seul point au sommet d’une haute tour pour produire de très hautes températures. Lorsque cette chaleur est envoyée dans un réacteur plein d’oxydes métalliques, les oxydes chauffent et libèrent de l’oxygène. L’oxyde métallique obtenu a une composition chimique lui permettant de se lier avec des atomes d’oxygène. En introduisant de la vapeur dans le réacteur par chauffage de l’eau avec la lumière du soleil, le composé attire des atomes d’oxygène dans les molécules d’eau en laissant les molécules d’hydrogène qui peuvent être ensuite recueillies sous forme de gaz d’hydrogène.

L’utilisation d’un réseau de miroirs pour concentrer la lumière en un point unique au sommet d’une haute tour n’a rien de nouveau vu que cette technique est utilisée dans les centrales solaires à tour; il y a cependant une différence sur la température atteinte. En règle générale, la lumière du soleil est concentrée environ 500 à 800 fois dans les tours d’énergie solaire standard pour atteindre des températures d’environ 500ºC et produit de la vapeur qui actionne une turbine pour produire de l’électricité. Mais dans ce cas, diviser l’eau nécessite des températures de l’ordre de 1350ºC.

Pour obtenir ce genre de températures, l’équipe a ajouté des miroirs supplémentaires dans la tour pour concentrer davantage la lumière du soleil sur le réacteur et le matériau utilisé. C’est un peu comme si nous concentrons la lumière du soleil en utilisant une loupe pour faire brûler un morceau de papier, cette configuration permet à la lumière solaire réfléchie d’être concentrée jusqu’à 2.000 fois.

Nous essayons d’utiliser la lumière du soleil pour conduire des réactions chimiques qui nécessitent des températures plus élevées que la combustion

– Musgrave

La grande découverte faite par l’équipe a été de se rendre compte que certaines matières actives permettent que les deux réactions chimiques (réduction de l’oxyde de métal et ré-oxydation à la vapeur) se produisent à la même température. Alors que la théorie conventionnelle affirme qu’un changement de température est nécessaire pour effectuer ces deux réactions différentes; une température élevée pour réduire l’oxyde et une basse température pour la ré-oxydation. Au lieu de cela, l’introduction ou l’absence de la vapeur est utilisée pour piloter les différentes réactions et avec l’aide de certaines propriétés uniques des composés d’oxydes métalliques.

Alan Weimer, le leader du groupe de recherche indique qu’en éliminant le temps et l’énergie nécessaire pendant les variations de température, on pourrait produire plus d’hydrogène dans un laps de temps donné. Pour produire encore plus de carburant d’hydrogène, on a juste besoin d’augmenter la quantité de matière dans le réacteur.

Selon l’équipe, d’immenses centrales solaires répartis sur plusieurs hectares pourraient produire beaucoup plus de carburant par acre que les biocarburants avec la même superficie. Un autre avantage c’est que cette technique utilise des technologies renouvelables comme l’éolien et le photovoltaïque. Il dirige la lumière du soleil pour piloter des réactions chimiques qui vont produire du carburant pour les moteurs à combustion ou des piles à combustible.

La National Science Foundation et le US Department of Energy ont soutenu la recherche et un document sur le système a été publié dans le numéro du 2 août de Science.

Source: Boulder