Une nouvelle façon de créer de l’hydrogène, sans diffuser de gaz à effet de serre. Ce nouveau réacteur à hydrogène n’en est cependant qu’au stade expérimental.
Parmi les énergies que nous utilisons, il y a l’énergie solaire, éolienne, hydraulique, géothermique, biomasse, pétrole, charbon, gaz naturel, tourbe, nucléaire, marémotrice, houlomotrice, osmotique, thermique, et hydrogène.
L’hydrogène est une forme de carburant qui intéresse beaucoup les chercheurs, car il est moins compliqué à produire que d’autres puisqu’il peut être créé directement à partir de l’eau (par catalyse).
À l’heure actuelle, nous sommes déjà capables de produire de l’hydrogène. Cela se fait grâce à une catalyse en une étape. Le principe est simple : le catalyseur casse les molécules d’eau (H2O) en deux constituants : de l’oxygène et de l’hydrogène.
Cependant, cette méthode n’est pas très efficace et le résultat de la catalyse doit ensuite passer par une étape de raffinage pour rendre l’hydrogène utilisable. Ce raffinage se fait via l’utilisation de gaz naturel, une énergie fossile et produit des gaz à effet de serre.
L’hydrogène est déjà utilisé dans de nombreux domaines comme source d’énergie. On pense notamment aux transports avec des trains, des camions et même des automobiles.
Une nouvelle façon de produire de l’hydrogène directement utilisable ?
Une équipe de chercheurs japonais a découvert une nouvelle façon de réaliser la catalyse, en deux étapes cette fois-ci et qui ne nécessite pas de passer par la case raffinage. Les résultats de leurs recherches ont été publiés dans le journal scientifique Frontiers in Science début décembre 2024.
L’équipe a ainsi créé un réacteur expérimental à hydrogène de 100 m² qui utilise la photocatalyse pour réaliser la transformation chimique de l’eau. La photocatalyse est un processus qui utilise le soleil pour réaliser la séparation des molécules d’eau. Un processus propre et 100 % renouvelable.
Dans cette expérience, la première étape sépare les molécules d’hydrogène et d’oxygène. Elle est suivie par une deuxième étape qui permet de récupérer l’hydrogène directement. Cette étape est, à l’heure actuelle, réalisée par le processus de raffinage. Cela rend donc le raffinage actuel inutile.
Dans un communiqué rapporté par le média LiveScience, l’auteur principal Kazunari Domen, professeur de chimie à l’université Shinshu, au Japon, a déclaré :
“Le fractionnement de l’eau par la lumière du soleil à l’aide de photocatalyseurs est une technologie idéale pour la conversion et le stockage de l’énergie solaire en énergie chimique, et les récents développements des matériaux et systèmes photocatalytiques permettent d’espérer sa réalisation. Toutefois, de nombreux défis restent à relever.”
L’étude réalisée par les chercheurs japonais aura duré 3 ans. Pendant cette période, ils ont testé à la fois l’usage de rayons UV issus de lampes spéciales, et la lumière directe du soleil. Il semble d’ailleurs que cette deuxième solution soit plus efficace que la première.
Takashi Hisatomi, chercheur à l’université Shinshu, premier auteur, a ainsi déclaré :
“Dans notre système, qui utilise un photocatalyseur sensible aux ultraviolets, l’efficacité de la conversion de l’énergie solaire était environ une fois et demie plus élevée sous la lumière naturelle du soleil. La lumière solaire standard simulée utilise un spectre provenant d’une région à latitude légèrement élevée. Dans une région où la lumière naturelle du soleil a plus de composantes de courte longueur d’onde que la lumière solaire de référence simulée, l’efficacité de la conversion de l’énergie solaire pourrait être plus élevée.”
Malgré des résultats prometteurs, le réacteur n’est actuellement pas assez efficace pour être mis en œuvre de manière commerciale immédiatement. Les chercheurs indiquent ainsi que le réacteur n’atteint que 1 % d’efficacité avec la lumière artificielle, et n’atteindra même pas les 5 % avec de la lumière naturelle.
Le travail de l’équipe va maintenant se porter sur l’amélioration des photocatalyseurs. Pour cela, ils font appel à des professionnels du milieu pour les aider dans cette entreprise. Il leur faudra aussi agrandir la taille du réacteur afin de pouvoir créer encore plus d’hydrogène.
Ainsi, on peut conclure en citant les commentaires de Kazunari Domen :
“L’aspect le plus important à développer est l’efficacité de la conversion de l’énergie solaire en énergie chimique par les photocatalyseurs. Si elle est améliorée à un niveau pratique, de nombreux chercheurs travailleront sérieusement au développement de la technologie de production de masse et des processus de séparation des gaz, ainsi qu’à la construction d’usines à grande échelle. Cela changera également la façon dont de nombreuses personnes, y compris les décideurs politiques, envisagent la conversion de l’énergie solaire, et accélérera le développement de l’infrastructure, des lois et des réglementations relatives aux combustibles solaires.”
