L’hydrogène vert est considéré comme la clé d’une transformation climatique de nos industries et systèmes énergétiques, mais jusqu’à présent sa production était coûteuse, complexe et liée aux infrastructures de réseau. C’est précisément là que photreon, une spin-off du KIT, entend faire la différence. Elle a développé un panneau photoréacteur qui génère directement de l’hydrogène à partir de la lumière du soleil et de l’eau – sans électrolyseurs ni électricité.
« Nous évitons le détour par l’électrolyse électrique, produisant de l’énergie chimique directement à partir de la lumière solaire et de l’eau », a déclaré Paul Kant, co-fondateur de photreon à l’Institut de microtechnique des procédés (IMVT) du KIT. Kant a également souligné que les panneaux modulaires de photreon simplifient la production d’hydrogène solaire tout en la rendant économiquement évolutive.
Conversion solaire directe sans électricité
L’approche de photreon repose sur la photocatalyse, un processus dans lequel la lumière déclenche directement une réaction chimique au lieu d’être utilisée pour produire de l’électricité comme dans les systèmes photovoltaïques. Des matériaux spécialement conçus et photosensibles absorbent l’énergie solaire, excitant les électrons dans un état activé. Ces porteurs de charge séparent les molécules d’eau (H₂O) en hydrogène (H₂) et oxygène (O₂).
« En une seule étape, nous remplaçons le photovoltaïque et les électrolyseurs par notre panneau photoréacteur », a expliqué Maren Cordts, également co-fondatrice et membre du personnel de l’IMVT. « Pour la production d’hydrogène vert, cela signifie une complexité et des coûts système bien moindres. »
Le KIT a déposé une demande de brevet pour le panneau photoréacteur mis en œuvre par photreon. Grâce à sa conception spéciale, le panneau guide la lumière du soleil vers son intérieur pour un éclairage optimal du matériau actif à l’intérieur, qui entraîne ensuite la réaction de séparation des molécules d’eau.
« Nous avons conçu la géométrie du réacteur pour optimiser l’interaction entre le transport de la lumière, la réaction chimique et l’élimination des produits de réaction, et nous le démontrons avec notre prototype d’un mètre carré », a ajouté Kant. La conception modulaire est adaptée à la production de masse en utilisant des processus standard et des matériaux peu coûteux, et elle peut être utilisée à petite échelle ou étendue à de plus grandes surfaces.
Des toits aux fermes solaires d’hydrogène
Les panneaux peuvent être utilisés là où l’approvisionnement en hydrogène était auparavant trop coûteux ou logistiquement difficile, par exemple dans les entreprises de taille moyenne souhaitant couvrir leurs besoins futurs sur site (produits chimiques de spécialité, production alimentaire ou travail des métaux) ou dans les grands projets solaires dans les régions ensoleillées.
« Dans les endroits sans connexion aux réseaux électriques ou à un réseau d’hydrogène, notre technologie ouvre de nouvelles possibilités pour la production locale », a expliqué Cordts. Les applications possibles vont de l’approvisionnement de sites de production distribués à la production industrielle dans les régions ensoleillées pour le marché international.
Source : KIT Energy
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