Produire de l’hydrogène à partir du solaire thermique

Un rapport commandé par le département américain de l’énergie conclut que le procédé de production d’hydrogène proposé par l’Université du Colorado de Boulder à partir de la lumière du soleil était la seule approche – parmi 8 technologies concurrentes – capable de répondre aux futurs objectifs de coûts fixés par l’organisme fédéral.

Le processus développé par l’équipe du professeur Alan Weimer du département d’ingénierie biologique et chimique de CU-Boulder implique un ensemble de miroirs qui concentre les rayons du soleil et créé des températures aussi élevées que 1450 degrés Celsius. Le procédé comporte deux étapes – chacune impliquant des réactions à partir d’un film mince en ferrite de métal revêtant un substrat réactif contenu dans le récepteur solaire – servant à décomposer l’eau en ses composants primaires : hydrogène et oxygène.

Actuellement, la méthode la moins coûteuse pour produire de l’hydrogène est le reformage du gaz naturel par la vapeur d’eau surchauffée, principalement du méthane. Dans ce processus, d’importantes quantités de dioxyde de carbone – un gaz puissant à effet de serre – sont rejetées dans l’atmosphère.

Le DOE a commandé un rapport de 76 pages réalisée par TIAX, une société basée à Lexington (Massachusetts), dont son activité consiste à transformer les innovations émergentes en plate-formes technologiques. Les auteurs ont ainsi évalué les conditions de traitement, les équipements majeurs, les taux d’utilisation des matériaux et des services, l’estimation de la taille des équipements, les conditions financières et les hypothèses de fonctionnement.

"Le procédé du CU-Boulder ne produit pas d’émissions de gaz à effet de serre et demeure plus rentable que les technologies concurrentes car les réactions engendrées lors de la dissociation de l’eau se font à des températures plus basses et restent plus rapides", a déclaré A. Weimer. Par ailleurs, moins d’énergie et moins de matières actives sont nécessaires, ce qui entraîne irrémédiablement une baisse des coûts.

Le fait de revêtir le récepteur solaire d’un film en couches minces sur un support actif poreux permet à la chaleur et à la vapeur – éléments nécessaires à la réaction – de circuler plus facilement à travers le dispositif et de produire des réactions plus efficaces, a t’il ajouté.

"Nous avons été en mesure de réduire la température requise pour séparer l’eau d’environ 250 degrés Celsius et nous avons éliminé ce qui semble être un obstacle majeur en termes d’un intermédiaire instable grâce aux films minces et à un substrat réactif", a précisé A. Weimer. "Il semble qu’il y aurait une opportunité de généraliser (cette technologie) dans le sud-ouest des États-Unis et dans d’autres régions du monde dont l’ensoleillement s’avère élevé."

Le scientifique se réfère à sa méthode de dissociation d’eau comme un « 3 en 1 – Triple play». Elle utilise non seulement des ressources renouvelables pour produire de l’hydrogène, mais elle peut aussi purifier l’eau saumâtre pour la rendre potable !

Le DOE étudie de nouvelles approches dans la séparation thermochimique solaire de l’eau afin de produire de l’hydrogène dans l’objectif éventuel d’en commercialiser la production. L’objectif de coût pour la production d’hydrogène à l’horizon 2015 est fixé à 6 dollars par kilogramme. La fourniture d’hydrogène en 2025 atteindrait alors les 2 à 3 dollars par kilogramme.

Le support explicatif de l’étude : c’est >>>> ICI