Une nouvelle technologie pourrait non seulement réduire le coût de la production d'hydrogène, mais aussi offrir une solution potentielle aux pénuries d'eau croissantes dans le monde.
En utilisant une combinaison d'eau de mer, de métaux et de lumière solaire, chercheurs aux États-Unis ont mis au point une méthode permettant de produire à la fois de l'hydrogène vert rentable et de l'eau potable. Leur innovation pourrait rendre plus efficace la production de ce carburant respectueux du climat tout en remédiant à la pénurie croissante d'eau douce dans le monde. Et comme le système fonctionne à l'aide d'énergies renouvelables, il est entièrement neutre en carbone.
Au cœur de cette avancée se trouve une combinaison de cellules solaires, de récupération de chaleur et d'électrolyse, la méthode la plus courante de production d'hydrogène. Ce processus utilise l'électricité pour séparer l'eau purifiée en ses composants : l'hydrogène et l'oxygène. Lorsque l'électricité provient de sources renouvelables, le produit obtenu est connu sous le nom d'hydrogène vert.
Cependant, les coûts de production actuels restent élevés, en partie à cause des besoins importants en eau. Selon une étude récente publiée dans le journal Sciences de l'énergie et de l'environnement, La production d'un seul kilogramme d'hydrogène nécessite au moins neuf kilogrammes d'eau. Cela pose problème, car l'eau douce se fait de plus en plus rare, explique Lenan Zhang, directeur de l'étude à l'université Cornell de New York. La solution de son équipe : l'eau de mer, une ressource abondante et gratuite, et la lumière du soleil.
L'électricité et la chaleur du soleil : Comment fonctionne le minuscule prototype
Pour exploiter efficacement la lumière du soleil et l'eau de mer, l'équipe a mis au point un prototype compact de 10 centimètres sur 10. Un panneau photovoltaïque intégré à base de silicium génère l'électricité nécessaire à l'électrolyse. À l'instar des panneaux solaires classiques, seule une partie de la lumière du soleil est convertie en électricité, le reste étant généralement perdu sous forme de chaleur résiduelle. Toutefois, M. Zhang explique que ce prototype recycle intelligemment cette chaleur pour évaporer l'eau de mer. Lorsque l'eau s'évapore, le sel reste sur place et la vapeur qui en résulte se condense en eau fraîche et propre, qui est ensuite introduite dans l'électrolyseur. Des métaux précieux comme l'iridium et le platine agissent alors comme de puissants catalyseurs dans le processus de production d'hydrogène.
Selon les chercheurs, le prototype produit actuellement 200 millilitres d'hydrogène par heure. À plus grande échelle, il pourrait produire près de 36 litres d'hydrogène et 1,2 litre d'eau potable par mètre carré et par heure.
Au cours des 15 prochaines années, les chercheurs estiment que leur technologie pourrait réduire le coût de l'hydrogène vert de $10 par kilogramme actuellement à seulement $1. En outre, M. Zhang estime que le système pourrait être intégré dans les parcs solaires, non seulement pour produire de l'hydrogène et de l'eau, mais aussi pour refroidir les modules photovoltaïques, ce qui augmenterait leur efficacité et leur durée de vie.
Photo : Richard Davies
