La clé d’une énergie hydrogénée durable?

Une équipe internationale de chercheurs révèle une méthode innovante pour la production d’hydrogène. Au cœur de cette découverte se trouve une nouvelle technologie reposant sur les pérovskites halogénées organométalliques, offrant une efficacité sans précédent dans la conversion photonique.

Ce nouveau chapitre dans le domaine de l’énergie solaire s’annonce essentiel dans la quête vers un avenir à faible émission de carbone.

L’hydrogène est actuellement principalement produit à partir de gaz naturel, générant malheureusement des gaz à effet de serre tels que le dioxyde de carbone. Si cette méthode est économiquement viable, les experts soulignent que son manque de durabilité nécessite une approche plus respectueuse de l’environnement. La dissociation photo-électrochimique (PEC) de l’eau basée sur l’énergie solaire se présente comme une solution d’avenir.

Cependant, l’adoption généralisée de cette méthode est freinée par un manque de photoanodes efficaces pour catalyser la réaction d’évolution de l’oxygène (OER), une réaction clé dans la dissociation PEC de l’eau. De plus, les anodes photo à base de pérovskites halogénées organométalliques (OHP) souffrent de pertes internes et externes, limitant ainsi leur efficacité.

Une nouvelle conception d’anode photoélectrique pour surmonter les défis

Face à ces obstacles, une équipe de chercheurs de Corée et des États-Unis a développé une anode photo à base de OHP hautement efficace. Leur conception rationnelle permet de surmonter les limitations mentionnées plus haut. La recherche a été publiée dans la revue Advanced Energy Materials.

« L’efficacité élevée de la photoanode pour la dissociation photoélectrochimique de l’eau a été obtenue grâce à la suppression simultanée des pertes internes et externes des porteurs de charge générés par la lumière« , souligne le Prof. Lee.

Le processus impliquait trois étapes clés, dont la synthèse d’un catalyseur d’OER Fe-dopé Ni3S2 sur feuille de Ni, la fabrication de la cellule photovoltaïque OHP, et leur combinaison pour obtenir la photoanode.

Résultats et implications pour l’avenir

Les chercheurs ont découvert que l’ajout de glycidyltriméthylammonium chloride (GTMACl) à l’anode neutralisait les défauts, supprimant efficacement la recombinaison non désirée des porteurs de charge. Cela a également amélioré la stabilité à la lumière de la cellule OHP, un facteur essentiel dans la dissociation PEC de l’eau.

En conséquence, l’anode photo Fe-dopé Ni3S2/Ni foil/OHP a affiché une efficacité de conversion photonique sans précédent de 12,79%, supérieure à celle rapportée dans les études existantes.

« La technologie proposée devrait contribuer à la vitalisation de l’économie de l’hydrogène et à la neutralité carbone en permettant une production d’hydrogène à grande échelle et respectueuse de l’environnement en utilisant l’énergie solaire sans tension externe dans les 10 prochaines années. Cela contribuera à faire de l’hydrogène une source d’énergie renouvelable idéale à l’avenir », met en avant le Prof. Lee.

En synthèse

La découverte d’une nouvelle anode photoélectrique à base de OHP, dotée d’une efficacité remarquable, constitue une étape importante dans la production d’hydrogène propre et durable. Cette réalisation scientifique promet de contribuer à un avenir énergétique plus vert, où l’hydrogène pourrait jouer un rôle clé en tant que source d’énergie renouvelable. Il s’agit d’un pas significatif vers la réalisation de l’économie de l’hydrogène et de la neutralité carbone.

Pour une meilleure compréhension

Qu’est-ce que la dissociation photoélectrochimique de l’eau?
C’est un processus qui utilise l’énergie solaire pour décomposer l’eau en hydrogène et oxygène, offrant ainsi une méthode de production d’hydrogène respectueuse de l’environnement.

Pourquoi cette découverte est-elle importante?
Elle permet une production d’hydrogène plus efficace et écologique, ce qui est essentiel dans la transition vers une économie à faible émission de carbone.

Quand cette technologie sera-t-elle disponible sur le marché?
Bien que la recherche soit prometteuse, la commercialisation nécessitera encore du temps et des efforts supplémentaires pour assurer la faisabilité et la fiabilité à grande échelle.

DOI: https://doi.org/10.1002/aenm.202300951