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[Vu sur le web] Produire de l’hydrogène vert sans électrolyseur : une avancée prometteuse dans la photo-électrolyse de l’eau

Aline Nippert

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[Vu sur le web] Produire de l’hydrogène vert sans électrolyseur : une avancée prometteuse dans la photo-électrolyse de l’eau

La cellule photoélectrochimique développée par Masashi Kato et son équipe est constituée par une photo-anode en dioxyde de titane (TiO2) et une photo-cathode en carbure de silicium (SiC).

© Masashi Kato / Nagoya Institute of Technology (via IEEE Spectrum)

D’après une publication relayée par IEEE Spectrum, le journal de l’association professionnelle « Institut des ingénieurs électriciens et électroniciens », les cellules photoélectrochimiques (PEC) d'une équipe de chercheurs japonais ont atteint une durée de vie de 100 jours. Une première mondiale.

Produire de l’hydrogène vert sans électrolyseur ni électricité ? C’est ce que permet la très séduisante « photo-électrolyse de l’eau », une technologie encore confinée en laboratoire, notamment en raison de la faible durée de vie des cellules photoélectrochimiques (PEC). Mais une récente publication parue dans la revue Solar Energy Materials and Solar Cells, relayée par le journal IEEE Spectrum mercredi 21 juillet, fait état d’une avancée majeure en la matière : « 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 », est-il précisé dans l’article d’IEEE Spectrum.

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 », est-il expliqué dans un document publié par l’association professionnelle France Hydrogène (ex-Afhypac). 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.

Dioxyde de titane et carbure de silicium « cubique »

Pour parvenir à augmenter la durabilité de la cellule photoélectrochimique, Masashi Kato et son équipe expliquent à IEEE Spectrum avoir 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 anglosaxon. 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 %, est-il souligné dans l’IEEE Spectrum. 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.

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