Vue panoramique du système de réaction du panneau photocatalytique de production d'hydrogène. Crédit :Adapté de Nishiyama, H., Yamada, T., Nakabayashi, Métal.
La production d'hydrogène solaire à grande échelle par fractionnement de l'eau à l'aide d'un photocatalyseur en poudre est considérée comme l'une des méthodes les plus prometteuses de production de carburants durables à l'avenir. En 2018, ce groupe de recherche a démontré que le réacteur à panneau photocatalytique à séparation d'eau peut être dimensionné jusqu'à 1 mètre carré sans compromettre l'activité de séparation d'eau solaire du photocatalyseur. Cependant, la séparation et la collecte à grande échelle de l'hydrogène solaire au-delà de l'échelle du laboratoire n'avaient jamais été réalisées. Il était nécessaire de revoir la conception du réacteur à panneau photocatalytique et de développer un système pour séparer en toute sécurité le mélange gazeux d'hydrogène et d'oxygène dans un environnement extérieur.
Le projet de recherche conjoint impliquant NEDO, ARPchem, L'Université de Tokyo, Fujifilm, TOTO, Mitsubishi chimique, L'université Meiji et l'université Shinshu (qui était responsable de la technologie de séparation photocatalytique de l'eau) ont démontré que dans une zone extérieure à grande échelle de 100 m 2 il est possible de séparer l'eau à l'aide d'un photocatalyseur en poudre et de rayons solaires pour récupérer l'hydrogène solaire à partir du gaz hydrogène-oxygène généré. Des tests de sécurité plus rigoureux sont encore nécessaires, mais si un système bien conçu est utilisé, le gaz hydrogène-oxygène hautement explosif peut être manipulé en toute sécurité pendant de longues périodes. Par conséquent, un système pour produire une grande quantité d'hydrogène solaire à faible coût grâce à l'amélioration du photocatalyseur sensible à la lumière visible, le panneau photocatalyseur, et le module de séparation des gaz est à portée de main.
La réalisation de cet exploit a nécessité de nombreux progrès technologiques et la collaboration d'experts de divers domaines. Le développement et la démonstration d'une séparation stable de l'hydrogène du gaz mixte hydrogène oxygène humide, quelles que soient les conditions météorologiques et d'ensoleillement, est une technologie révolutionnaire sans précédent qui fait actuellement l'objet d'un examen de brevet. Le professeur agrégé de l'Université de Shinshu, Takashi Hisatomi de l'Initiative de recherche sur les supra-matériaux, expert en photocatalyse pour la séparation de l'eau et la production d'hydrogène, déclare qu'« en démontrant l'ensemble du processus, de la génération d'hydrogène à la séparation à la plus grande échelle du monde, la réalisation d'un système de production d'hydrogène solaire basé sur la réaction de fractionnement de l'eau à l'aide de photocatalyseurs en poudre est devenue plus réaliste et sera mieux comprise par le grand public."
