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Une feuille artificielle transforme l’eau et l’énergie solaire en carburant à hydrogène
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Pour réussir à construire un nouveau système énergétique décarboné, l’hydrogène s'avère indispensable comme vecteur de transformation et de stockage des énergies renouvelables (éolien, solaire, énergie marines, biomasse). Or, l’eau est l’une des sources d’hydrogène les plus accessibles et un certain nombre de dispositifs semblables à des feuilles artificielles ont été créés.
Mais les scientifiques de la Brown School of Engineering de l’université Rice, au Texas, ont créé un dispositif assez particulier dans la mesure où leur appareil fonctionne de manière autonome en s’alimentant grâce à la lumière du soleil. De plus, ce dispositif aurait l’avantage d’être bon marché.
« Le concept est largement similaire à une feuille artificielle », a notamment expliqué Jun Lou, auteur principal de l’étude. « Ce que nous avons, c’est un module intégré qui transforme la lumière du soleil en électricité qui entraîne une réaction électrochimique. Il utilise l’eau et la lumière du soleil pour obtenir des carburants chimiques ». Le dispositif fonctionne en effet en utilisant des électrodes catalytiques et des cellules solaires en pérovskite fusionnées en une seule unité.
Plus précisément, lorsque la lumière du soleil frappe les cellules solaires, elles produisent de l’électricité qui alimente le catalyseur. C’est ce module qui va ensuite diviser l’eau en oxygène et hydrogène. Ensuite, il suffit de collecter les bulles d’hydrogène qui remontent à la surface.
Selon ses inventeurs, l’efficience de transformation de l’appareil se situe à 6,7 %, ce qui est un score très prometteur pour ce type d’appareil. L’un des points clés du dispositif est l’utilisation de la pérovskite grâce à son efficacité qui dépasse celle du silicium. Ainsi, un film polymère a été mis en place autour de la pérovskite pour le protéger des dommages s’il est immergé dans l’eau.
De plus, le polymère sert également d’isolant entre les cellules et les électrodes. Ainsi, le polymère est aussi important que la pérovskite dans la conception de l’appareil, dans la mesure où c’est ce qui protège le dispositif dans son ensemble et lui permet d’être immergé pendant de longues périodes. « D’autres ont développé des systèmes catalytiques qui connectent la cellule solaire en dehors de l’eau à des électrodes immergées avec un fil. Nous simplifions le système en encapsulant la couche de pérovskite avec un film de Surlyn (polymère) », a expliqué Jun Lou.
Pour l’instant, l’appareil est encore au stade de développement et Jun Lou et son équipe cherchent encore différentes façons d’améliorer le dispositif, et éventuellement, de trouver des matériaux moins onéreux pour diminuer les coûts de production. Quoi qu’il en soit, le concept est déjà très prometteur et permet à l’appareil de fonctionner sans la lumière du soleil grâce à l’énergie stockée sous forme de carburant chimique.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
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