Comment parvenir à produire de l’hydrogène vert sans électrolyseur ni électricité ? En utilisant une nouvelle technique prometteuse, la « photo-électrolyse de l’eau ». Jusqu'à présent, cette technique se heurtait à l'obstacle de la faible durée de vie des cellules photoélectrochimiques (PEC). Mais des chercheurs japonais ont annoncé une avancée importante dans ce domaine : « Nous confirmons avoir atteint une durabilité de 100 jours, ce qui est l’une des plus longues périodes jamais observées expérimentalement pour un système PEC », a affirmé Masashi Kato, professeur en ingénierie électromécanique à l’Université de technologie de Nagoya. « En moyenne, les précédentes générations de PEC atteignaient une durée de vie d’une semaine à peine », précise le chercheur.
La photo-électrolyse de l’eau possède un atout majeur : elle permet de produire de l’hydrogène vert en une seule étape, séparant directement l’hydrogène et l’oxygène présents dans l’eau via l’énergie solaire, sans passer par la production d’électricité. Sa mise en œuvre s’opère par éclairement d’un photo-catalyseur à semi-conducteur immergé dans un électrolyte aqueux ou dans l’eau. Au contraire, les seuls systèmes aujourd’hui capables de massifier la production d’hydrogène bas carbone sont des électrolyseurs couplés à des fermes solaires, des parcs éoliens ou des centrales nucléaires.
Pour parvenir à augmenter la durabilité de la cellule photoélectrochimique, Masashi Kato et son équipe ont utilisé deux électrodes, chacune revêtue d’un catalyseur spécifique : l’un avec du dioxyde de titane, l’autre avec du carbure de silicium « cubique », un matériau développé par l’équipe japonaise.
« Les deux catalyseurs absorbent différentes parties du spectre lumineux et travaillent de manière complémentaire pour fractionner la molécule d’eau », est-il développé dans le journal anglo-saxon. Le dioxyde de titane absorberait les ultraviolets et serait plutôt à l’origine de la production d’oxygène, tandis que le matériau de carbure de silicium absorberait la lumière visible et serait plus impliqué dans la production de l’hydrogène.
Le rendement du système n’atteint toutefois que 0,74 %, alors que la plupart des photo-électrolyses de l’eau tournent plutôt autour de 1 à 2 %. Pour améliorer ce résultat, Masashi Kato et ses collègues cherchent actuellement à remplacer par un autre catalyseur le dioxyde de titane, en cause, d’après eux, dans le faible rendement du système.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
