La séparation de l’eau par UV a maintenant une efficacité quantique de presque 100%

Versez-vous un verre d’eau et jetez-y un coup d’œil. Cette eau contient une vecteur abondant de carburant : l’hydrogène. L’hydrogène « brûle proprement », contrairement aux produits énergétiques à base de pétrole. Cela semble trop beau pour être vrai ? Des scientifiques japonais ont réussi à diviser l’eau en hydrogène et en oxygène en utilisant des catalyseurs légers et méticuleusement conçus, et ils l’ont fait avec une efficacité maximale, ce qui signifie qu’il n’y a eu pratiquement aucune perte et aucune réaction secondaire indésirable. Cette dernière percée dans la production d’hydrogène solaire rend plus que probable une production d’hydrogène évolutive et économiquement viable, ouvrant la voie à l’humanité pour passer à une énergie propre. Le fractionnement de l’eau à l’aide de catalyseurs et de la lumière du soleil, appelé photocatalyse, est une méthode prometteuse pour parvenir à la production d’hydrogène solaire depuis des décennies. Cependant, la plupart des tentatives précédentes n’ont donné qu’un rendement quantique externe inférieur à environ 50 %, ce qui représente la difficulté de concevoir des catalyseurs efficaces pour une utilisation dans le monde réel. Le catalyseur devait être mieux conçu pour que chaque photon absorbé par la source lumineuse soit utilisé pour fabriquer de l’hydrogène. La clé de l’amélioration de l’efficacité était le placement stratégique des co-catalyseurs et la prévention des défauts dans le semi-conducteur. Publié dans le numéro du 27 mai de Nature, Tsuyoshi Takata de l’université de Shinshu a franchi de nouvelles frontières dans la production d’énergie en utilisant comme photocatalyseur du titanate de strontium dopé à l’aluminium, dont les propriétés ont été largement étudiées et donc les mieux comprises. Ils choisissent des co-catalyseurs, le rhodium pour l’hydrogène avec de l’oxyde de chrome, et l’oxyde de cobalt pour l’oxygène, en les réglant avec précision pour qu’ils ne s’engagent que dans les réactions souhaitées. Cette méthode a permis que la réaction n’ait pas de pertes de recombinaison.

Ces nouvelles découvertes ouvrent la voie à une production d’hydrogène solaire modulable et économiquement viable. Leurs stratégies de conception ont réussi à réduire les défauts qui conduisent à une efficacité presque parfaite, et les connaissances obtenues seront appliquées à d’autres matériaux ayant une absorption intense de la lumière visible. D’autres travaux sont encore nécessaires avant que nous puissions faire fonctionner nos voitures à l’hydrogène, car cette étude s’est concentrée sur l’utilisation de la lumière ultraviolette et de l’abondante lumière visible du soleil restée inutilisée. Toutefois, grâce à cette grande avancée, cette possibilité n’est plus trop belle pour être vraie, mais en théorie, ce n’est qu’une question de temps. Il faut espérer que cela encouragera les scientifiques, les chercheurs et les ingénieurs à s’engager dans ce domaine, ce qui rapprochera d’autant plus l’utilisation de l’énergie solaire de l’hydrogène. Credit image : Shinshu University