Les systèmes d'électrolyse de l'eau manquent d'efficacité. Mais des chercheurs pourraient avoir trouvé une solution astucieuse au problème. Ils ont développé une cellule solaire capable de transformer l'eau en hydrogène tout en produisant de l'électricité utilisable par ailleurs.
Parmi les pistes explorées dans le secteur des énergies renouvelables, il y a celle de l'électrolyse de l'eau grâce à une cellule solaire. L'idée : produire de l’hydrogène à partir seulement d'un peu d'eau et de lumière du soleil. Mais les dispositifs d'hydrolyse restent trop peu efficaces. Leurs propriétés optiques, électriques et chimiques restent à optimiser.
À la recherche de solutions nouvelles, des chercheurs du Laboratoire national Lawrence Berkeley et du Centre commun de photosynthèse artificielle (États-Unis) ont mis au point une « cellule hybride photoélectrochimique et voltaïque (HPEV) », un dispositif qui transforme la lumière du soleil non pas seulement en hydrogène, mais aussi en électricité.
Comme une voiture en première vitesse
Précisons que les cellules solaires destinées traditionnellement à l'électrolyse de l'eau sont constituées d'un empilement de matériaux. Ils absorbent chacun une partie des longueurs d'onde qui composent la lumière du soleil. Et ce faisant, ils génèrent un courant électrique qui permettra de transformer l'eau en oxygène et en hydrogène.
L’électrolyse de l’eau permet de décomposer l’eau en dioxygène et en dihydrogène à l’aide d’un courant électrique. Lorsque ce dernier est issu de sources renouvelables comme le soleil, l’hydrogène est dit propre. Et grâce à l’idée de chercheurs américains, le procédé pourrait bientôt devenir suffisamment efficace pour éveiller les intérêts. © harunyigit, Fotolia
Un rendement presque triplé
L'ennui dans les dispositifs actuels, c'est que la plupart des électrons ainsi excités dans le silicium relativement efficace qui constitue la cellule n'ont nulle part où aller. Ils perdent leur énergie. « Comme si une voiture n'était jamais utilisée qu'en première vitesse », raconte Gideon Segev, l'auteur principal de l'étude.
C'est pourquoi les chercheurs américains proposent aujourd'hui une solution étonnamment simple : ajouter un contact supplémentaire à la surface du composant en silicium. Ainsi, le courant produit se divise en deux. Une partie sert toujours à produire de l'hydrogène. L'autre partie - qui était jusqu'alors perdue - est exploitée sous forme d'électricité verte.
Les simulations et un prototype ont pu confirmer la validité de l'idée. Selon les chercheurs, le rendement d'une cellule solaire classique, au silicium et au vanadate de bismuth, est de moins de 7 %. En revanche, leurs cellules HPEV, si elles continuent à produire de l'hydrogène, à hauteur de quelque 7 %, produisent aussi de l'électricité avec un rendement d'environ 13,5 %. Ce qui leur assure un rendement global de quelque 20 %.
Source: www.futura-sciences.com
