Un moins cher, Un moyen plus propre et plus durable de fabriquer de l'hydrogène à partir d'eau en utilisant la lumière du soleil se rapproche grâce à une nouvelle recherche du Center for Sustainable Chemical Technologies de l'Université de Bath.

Avec la pression sur les dirigeants mondiaux pour réduire considérablement les émissions de carbone pour résoudre une urgence liée au changement climatique, il est urgent de développer des alternatives énergétiques plus propres à la combustion de combustibles fossiles. L'hydrogène est un carburant alternatif à zéro émission de carbone qui peut être utilisé pour alimenter les voitures, ne produisant que de l'eau en tant que déchet.

Il peut être fabriqué en divisant l'eau en hydrogène et oxygène, Cependant, le processus nécessite de grandes quantités d'électricité. La plupart de l'électricité est produite en brûlant du méthane. Des chercheurs de l'Université de Bath développent donc de nouvelles cellules solaires qui utilisent directement l'énergie lumineuse pour diviser l'eau.

La plupart des cellules solaires actuellement sur le marché sont en silicium, cependant, ils sont coûteux à fabriquer et nécessitent beaucoup de silicium très pur pour leur fabrication. Ils sont aussi assez épais et lourds, ce qui limite leurs applications.

Cellules solaires pérovskites, utilisant des matériaux ayant la même structure 3-D que l'oxyde de calcium-titane, sont moins chers à fabriquer, plus mince et peut être facilement imprimé sur des surfaces. Ils fonctionnent également dans des conditions de faible luminosité et peuvent produire une tension plus élevée que les cellules au silicium, ce qui signifie qu'ils peuvent être utilisés à l'intérieur pour alimenter des appareils sans avoir besoin de les brancher sur le secteur.

L'inconvénient est qu'ils sont instables dans l'eau, ce qui représente un énorme obstacle à leur développement et limite également leur utilisation pour la génération directe de carburants hydrogène propres.

L'équipe de scientifiques et d'ingénieurs chimistes, du Centre pour les technologies chimiques durables de l'Université de Bath, a résolu ce problème en utilisant un revêtement imperméable à base de graphite, le matériau utilisé dans les mines de crayon.

Ils ont testé l'étanchéité en immergeant les cellules de pérovskite revêtues dans l'eau et en utilisant l'énergie solaire récoltée pour diviser l'eau en hydrogène et oxygène. Les cellules revêtues ont fonctionné sous l'eau pendant 30 heures, soit dix heures de plus que le précédent record.

Après cette période, la colle prenant en sandwich le revêtement aux cellules a échoué ; les scientifiques prévoient que l'utilisation d'une colle plus forte pourrait stabiliser les cellules encore plus longtemps.

Précédemment, des alliages contenant de l'indium ont été utilisés pour protéger les cellules solaires pour le fractionnement de l'eau, cependant l'indium est un métal rare et est donc cher et le processus d'extraction pour l'obtenir n'est pas durable.

L'équipe de Bath a plutôt utilisé du graphite disponible dans le commerce, qui est très bon marché et beaucoup plus durable que l'indium.

Dr Petra Cameron, Maître de conférences en chimie, a déclaré:"La technologie des cellules solaires pérovskites pourrait rendre l'énergie solaire beaucoup plus abordable pour les gens et permettre aux cellules solaires d'être imprimées sur les tuiles. Cependant, pour le moment, elles sont vraiment instables dans l'eau - les cellules solaires ne sont pas très utiles si elles se dissolvent sous la pluie !'

« Nous avons développé un revêtement qui pourrait efficacement imperméabiliser les cellules pour une gamme d'applications. Le plus excitant à ce sujet est que nous avons utilisé du graphite disponible dans le commerce, ce qui est beaucoup moins cher et plus durable que les matériaux précédemment essayés."

Les cellules solaires à pérovskite produisent une tension plus élevée que les cellules à base de silicium, mais toujours pas assez nécessaire pour diviser l'eau en utilisant uniquement des cellules solaires. Pour résoudre ce défi, l'équipe ajoute des catalyseurs pour réduire les besoins énergétiques nécessaires pour entraîner la réaction.

Isabelle Poli, Boursier Marie Curie FIRE et Ph.D. étudiant du Center for Sustainable Chemical Technologies, a déclaré : « Actuellement, l'hydrogène est fabriqué en brûlant du méthane, qui n'est ni propre ni durable.

"Mais nous espérons qu'à l'avenir, nous pourrons créer des combustibles propres à base d'hydrogène et d'oxygène à partir de l'énergie solaire en utilisant des cellules à pérovskite."

L'étude est publiée dans la revue en libre accès Communication Nature .