L'hydrogène jouera un rôle clé dans la réduction de notre dépendance aux combustibles fossiles. Il peut être produit de manière durable en utilisant l'énergie solaire pour séparer les molécules d'eau. L'énergie propre résultante peut être stockée, utilisé pour alimenter les voitures ou converti en électricité à la demande. Mais le rendre fiable à grande échelle et à un coût abordable est un défi pour les chercheurs. Une production efficace d'hydrogène solaire nécessite des matériaux rares et coûteux, à la fois pour les cellules solaires et le catalyseur, afin de collecter l'énergie puis de la convertir.

Des scientifiques du Laboratoire des sciences et de l'ingénierie des énergies renouvelables (LRESE) de l'EPFL ont eu l'idée de concentrer l'irradiation solaire pour produire une plus grande quantité d'hydrogène sur une zone donnée à moindre coût. Ils ont développé un système photo-électrochimique amélioré qui, lorsqu'il est utilisé en conjonction avec un rayonnement solaire concentré et une gestion thermique intelligente, peut transformer l'énergie solaire en hydrogène avec un taux de conversion de 17% et une densité de puissance et de courant sans précédent. Quoi de plus, leur technologie est stable et peut gérer la dynamique stochastique de l'irradiation solaire quotidienne.

Les résultats de leurs recherches viennent d'être publiés dans Énergie naturelle . "Dans notre appareil, une fine couche d'eau coule sur une cellule solaire pour la refroidir. La température du système reste relativement basse, permettant à la cellule solaire d'offrir de meilleures performances, " dit Saurabh Tembhurne, un co-auteur de l'étude. "À la fois, la chaleur extraite par l'eau est transférée à des catalyseurs, améliorant ainsi la réaction chimique et augmentant le taux de production d'hydrogène, " ajoute Fredy Nandjou, chercheur à la LRESE. La production d'hydrogène est donc optimisée à chaque étape du processus de conversion.

Les scientifiques ont utilisé le simulateur solaire unique du LRESE pour démontrer les performances stables de leur appareil. Les résultats des démonstrations à l'échelle du laboratoire étaient si prometteurs que l'appareil a été amélioré et est maintenant testé à l'extérieur, sur le campus de Lausanne de l'EPFL. L'équipe de recherche a installé un miroir parabolique de 7 mètres de diamètre qui concentre le rayonnement solaire d'un facteur 1, 000 et pilote l'appareil. Les premiers tests sont en cours.