Des chercheurs de l'UCLA ont conçu un appareil qui peut utiliser l'énergie solaire pour créer et stocker de l'énergie de manière économique et efficace, qui pourrait être utilisé pour alimenter des appareils électroniques, et créer de l'hydrogène pour les voitures écologiques.

L'appareil pourrait rendre les voitures à hydrogène abordables pour beaucoup plus de consommateurs, car il produit de l'hydrogène à l'aide de nickel, le fer et le cobalt, des éléments beaucoup plus abondants et moins chers que le platine et d'autres métaux précieux qui sont actuellement utilisés pour produire de l'hydrogène combustible.

« L'hydrogène est un excellent carburant pour les véhicules :c'est le carburant le plus propre connu, c'est bon marché et il ne met aucun polluant dans l'air-juste de l'eau, " a déclaré Richard Kaner, l'auteur principal de l'étude et professeur distingué de chimie et de biochimie à l'UCLA, et de la science et de l'ingénierie des matériaux. "Et cela pourrait réduire considérablement le coût des voitures à hydrogène."

La technologie, décrit dans un article de la revue Matériaux de stockage d'énergie , pourrait être particulièrement utile dans les zones rurales, ou aux unités militaires servant dans des endroits éloignés.

"Les gens ont besoin de carburant pour faire fonctionner leurs véhicules et d'électricité pour faire fonctionner leurs appareils, " a déclaré Kaner. " Maintenant, vous pouvez produire à la fois de l'électricité et du carburant avec un seul appareil. "

Cela pourrait également faire partie d'une solution pour les grandes villes qui ont besoin de moyens de stocker l'électricité excédentaire de leurs réseaux électriques.

"Si vous pouviez convertir l'électricité en hydrogène, vous pouvez le stocker indéfiniment, " dit Kaner, qui est également membre du California NanoSystems Institute de l'UCLA.

Les piles à combustible à hydrogène traditionnelles et les supercondensateurs ont deux électrodes :une positive et une négative. Le dispositif développé à l'UCLA possède une troisième électrode qui agit à la fois comme un supercondensateur, qui emmagasine de l'énergie, et comme dispositif pour diviser l'eau en hydrogène et oxygène, un processus appelé électrolyse de l'eau. Les trois électrodes se connectent à une seule cellule solaire qui sert de source d'alimentation de l'appareil, et l'énergie électrique récoltée par la cellule solaire peut être stockée de deux manières :électrochimiquement dans le supercondensateur ou chimiquement sous forme d'hydrogène.

L'appareil est également un pas en avant car il produit de l'hydrogène de manière respectueuse de l'environnement. Actuellement, environ 95 pour cent de la production d'hydrogène dans le monde provient de la conversion de combustibles fossiles tels que le gaz naturel en hydrogène, un processus qui libère de grandes quantités de dioxyde de carbone dans l'air, dit Maher El-Kady, chercheur postdoctoral à l'UCLA et co-auteur de la recherche.

« L'énergie hydrogène n'est pas « verte » à moins qu'elle ne soit produite à partir de sources renouvelables, " a déclaré El-Kady. Il a ajouté que l'utilisation de cellules solaires et d'éléments abondamment disponibles pour diviser l'eau en hydrogène et en oxygène a un potentiel énorme pour réduire le coût de production d'hydrogène et que l'approche pourrait éventuellement remplacer la méthode actuelle, qui dépend des combustibles fossiles.

Combinant un supercondensateur et la technologie de séparation d'eau en une seule unité, Kaner a dit, est une avance similaire à la première fois un téléphone, navigateur Web et appareil photo ont été combinés sur un smartphone. La nouvelle technologie peut éventuellement conduire à de nouvelles applications que même les chercheurs n'ont pas encore envisagées, dit Kaner.

Les chercheurs ont conçu les électrodes à l'échelle nanométrique - des milliers de fois plus fines que l'épaisseur d'un cheveu humain - pour garantir que la plus grande surface soit exposée à l'eau, ce qui augmente la quantité d'hydrogène que l'appareil peut produire et stocke également plus de charge dans le supercondensateur. Bien que l'appareil fabriqué par les chercheurs puisse tenir dans la paume de votre main, Kaner a déclaré qu'il serait possible de fabriquer des versions plus grandes car les composants sont peu coûteux.

"Pour que les voitures à hydrogène soient largement utilisées, il reste un besoin pour une technologie qui stocke en toute sécurité de grandes quantités d'hydrogène à pression et température normales, au lieu des bouteilles sous pression actuellement utilisées, " dit Mir Mousavi, co-auteur de l'article et professeur de chimie à l'université iranienne Tarbiat Modares.