Dans la recherche continue de solutions de rechange et renouvelables aux combustibles fossiles, les scientifiques du Berkeley Lab ont réussi à produire de l’hydrogène pour les piles à combustible par photosynthèse artificielle, qui divise l’eau en hydrogène et en oxygène. Les propriétés optiques, électroniques et chimiques ont été combinées d’une manière à rendre cette méthode efficace. Cette innovation pourrait complètement contourner les limites des matériaux actuels.
Fonctionnement dispositif cellule photovoltaïques hybrides
Gideon Segev et Jeffrey W. Beeman, tous deux chercheurs au Berkeley Lab
L’équipe scientifique à l’origine de cette invention a créé un dispositif de photosynthèse artificielle appelé « cellule hybride photoélectrochimique et voltaïque (HPEV) », qui transforme la lumière solaire et l’eau en deux types d’énergie : l’hydrogène carburant et l’électricité. Les appareils de photosynthèse artificielle existants ne peuvent utiliser que de faibles pourcentages de la lumière du soleil qui les atteigne.
Comme le dit Gideon Segev, auteur principal de l’étude : « C’est comme si on roulait toujours en première vitesse. C’est de l’énergie que vous pourriez récolter, mais parce que le silicium n’agit pas à son degré de puissance maximum, la plupart des électrons excités dans le silicium n’ont nulle part où aller, donc ils perdent leur énergie, laquelle peut être utilisée à d’autres fonctions utiles.«
Energie fournie par les cellules photovoltaîques de Berkeley Lab
La solution derrière ce nouveau dispositif est simplement de laisser sortir ces électrons. Les chercheurs ont ajouté un deuxième contact électrique à l’arrière du composant en silicium de l’appareil. C’est ce dernier qui divise le courant produit par l’énergie solaire et permet ainsi une division de l’eau en hydrogène et en oxygène. Une partie de cette énergie est alors captée en électricité. Les anciens appareils de photosynthèse artificielle ont une efficacité de 6,8 %. Selon Segev, cette nouvelle conception a un rendement combiné de 20,2 %.
Maintenant que l’équipe possède les bases, elle dit qu’elle prévoit continuer à améliorer le dispositif et à étudier ses applications dans le monde réel. Bien sûr, cette conception soulève la question, pourquoi ne pas simplement stocker l’énergie supplémentaire dans une batterie au lieu de produire de l’hydrogène ? Les piles sont chères, c’est une réponse, mais les piles à combustible ne sont pas bon marché non plus.
Quoi qu’il en soit, l’hydrogène va jouer un rôle important dans la future reconversion énergétique mondiale, de sorte que toute mesure visant à améliorer l’efficacité de sa production maintenant est une bonne nouvelle pour plus tard.
Crédit Photos : © Berkeley Lab
Notre avis : si l’hydrogène est une des solutions d’avenir pour les énergies renouvelables, le chemin à parcourir est encore long avant sa vulgarisation. Son bilan carbone est pour le moment loin d’être neutre et il reste encore quelques points réglementaires à lever. Nul doute qu’on continuera à parler encore d’innovation dans ce domaine dans les années à venir …
