Une feuille alimentée par l’énergie solaire aide à lutter contre le changement climatique

Des chercheurs soutenus par le projet Sun-To-X, financé par l’UE, ont mis au point une feuille artificielle capable de collecter de l’eau et de la transformer en hydrogène. Selon un article publié sur le site «chemeurope.com», cette «technologie basée sur les semi-conducteurs est évolutive et facile à préparer». L’étude est décrite dans la revue «Advanced Materials».

«Pour parvenir à bâtir une société durable, nous devons trouver des moyens de stocker l’énergie renouvelable sous forme de produits chimiques utilisables comme carburants et matières premières dans l’industrie», déclare le professeur Kevin Sivula, auteur principal de l’étude affilié à l’École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL), partenaire suisse du projet Sun-To-X, dans l’article de «chemeurope.com». «L’énergie solaire est la forme la plus abondante d’énergie renouvelable, et nous nous efforçons de développer des moyens économiquement compétitifs de produire des combustibles solaires.»

Cette invention rapproche considérablement les chercheurs de l’objectif qu’ils poursuivent depuis si longtemps, consistant à créer un dispositif exclusivement solaire, capable de récolter l’eau contenue dans l’air et de produire de l’hydrogène utilisable comme combustible. Avec son équipe, Kevin Sivula a mis au point un système qui combine la technologie des semi-conducteurs avec des électrodes innovantes. Rompant avec les couches d’électrodes traditionnelles, opaques à la lumière du soleil, le substrat de l’électrode est un maillage 3D de fibres de verre feutrées. Les électrodes à diffusion gazeuse sont donc poreuses, ce qui leur permet de maximiser le contact avec l’eau présente dans l’air. Elles sont également transparentes, ce qui optimise l’exposition du revêtement semi-conducteur à la lumière solaire. Ainsi, lorsque le dispositif est exposé au soleil, il extrait l’eau contenue dans l’air et produit de l’hydrogène.Dans le cadre de leurs recherches en collaboration avec Toyota Motor Europe, qui coordonne le projet Sun-To-X en Belgique, les ingénieurs chimistes de l’EPFL se sont inspirés de la capacité des plantes à convertir la lumière solaire en énergie chimique grâce au CO2 puisé dans l’air. Ils ont recouvert les électrodes d’un matériau semi-conducteur capable de capter la lumière afin de collecter à la fois l’eau contenue dans l’air et le rayonnement solaire pour produire de l’hydrogène, à la manière d’une feuille artificielle. L’article précise que l’énergie de la lumière solaire est stockée sous forme de liaisons hydrogène.

Les scientifiques avaient déjà montré qu’il était possible d’employer la technologie photoélectrochimique (PEC) pour générer de l’hydrogène à partir d’eau liquide et de lumière solaire. Il s’avère toutefois difficile de fabriquer des dispositifs PEC utilisant du liquide sur une surface étendue. Les nouvelles électrodes sont le fruit d’une adaptation de la technologie PEC visant à récolter l’humidité de l’air.

«Le développement de notre prototype a représenté un défi, car les électrodes transparentes à diffusion gazeuse n’avaient jamais fait l’objet d’une démonstration jusqu’à présent. Nous avons donc dû développer de nouvelles procédures pour chaque étape», explique la Dre Marina Caretti, ingénieure à l’EPFL. «Cependant, toutes les étapes étant relativement simples et évolutives, je pense que notre approche ouvrira de nouveaux horizons pour un vaste éventail d’applications, à commencer par les substrats de diffusion de gaz pour la production d’hydrogène à partir de l’énergie solaire.»

L’équipe Sun-To-X (Solar Energy for Carbon-Free Liquid Fuel) se concentre désormais sur l’optimisation de son système en vue de perfectionner la synthèse écoénergétique de combustibles liquides de substitution destinés au transport et au stockage de l’énergie. Ces résultats devraient contribuer à bâtir un avenir durable et à atténuer le changement climatique.

Pour plus d’informations, veuillez consulter:

site web du projet Sun-To-X