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Des modules de photo-électrodes évolutifs et efficaces pour la production d'hydrogène vert

Des modules de photo-électrodes évolutifs et efficaces pour la production d’hydrogène vert

par La rédaction
29 février 2024
en Hydrogène, Renouvelable

Une équipe de recherche de l’École d’énergie et d’ingénierie chimique de l’Université des sciences et technologies de l’innovation de l’État de la République de Corée (UNIST) a réalisé une percée technologique remarquable dans la production d’hydrogène vert. Grâce à leur approche innovante, l’équipe a surmonté les défis de l’efficacité, de la stabilité et de l’évolutivité des électrodes photo-électrochimiques, ouvrant ainsi la voie à une mise en œuvre pratique.

L’un des aspects clés de cette percée réside dans la capacité de l’équipe à relever les défis posés par les cellules solaires en pérovskite (CSP) et à augmenter considérablement la taille des électrodes photo-électrochimiques de 10 000 fois. Ce faisant, ils ont atteint une efficacité, une durabilité et une évolutivité inégalées dans la production d’hydrogène vert à l’aide d’énergie solaire.

L’utilisation de la pérovskite pour la production d’hydrogène vert

L’équipe de recherche a utilisé la pérovskite comme matériau d’électrode en raison de son efficacité et de son coût relatif. Cependant, les CSP sont connues pour leur vulnérabilité aux rayons ultraviolets et à l’humidité, ce qui posait des défis importants. Pour surmonter ces limitations, l’équipe a introduit la formamide au lieu de la méthylammonium comme cation de la pérovskite. Cette modification a considérablement amélioré la stabilité des électrodes face aux rayons ultraviolets.

Figure 1. NiFeOOH/Ni/FAPbI3 photoanode and all-PSK-based en-PEC mini-module. Credit : UNIST

De plus, l’équipe a scellé la surface de contact avec de l’eau à l’aide d’une feuille de nickel, assurant ainsi la stabilité même dans l’eau. Cette réalisation majeure témoigne du leadership des chercheurs de l’UNIST, dont le professeur Sang Il Seok, qui a également contribué à cette étude.

Conception modulaire pour une application pratique à grande échelle

L’approche modulaire de l’équipe de recherche, qui consiste à connecter de petites électrodes et à les organiser en tailles spécifiques, a ouvert la voie à des applications pratiques à grande échelle. Avec une efficacité de conversion solaire en hydrogène dépassant 10 % dans cette conception modulaire, l’équipe a rempli la condition minimale pour la commercialisation, atteignant ainsi l’efficacité la plus élevée au monde pour les grandes électrodes.

Le Dr Dharmesh Hansora, premier auteur de l’étude, a souligné l’importance de cette réalisation en déclarant : « L’électrode développée dans cette étude a maintenu une efficacité élevée même dans de grandes surfaces. Avec notre focus sur la démonstration sur le terrain pour la commercialisation de la production d’hydrogène vert à l’avenir, il est attendu que la technologie de l’hydrogène vert alimentée par l’énergie solaire sera commercialisée avant 2030. »

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Dharmesh Hansora, Jin Wook Yoo, Rashmi Mehrotra, et al., “All-perovskite-based unassisted photoelectrochemical water splitting system for efficient, stable and scalable solar hydrogen production,” Nature Energy, (2024).

Légende illustration : Systèmes de production d’hydrogène solaire situés à l’extérieur. Crédit UNIST

Tags: hydrogeneperovskitephotoelectrode
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