Cette feuille artificielle transforme l’eau et l’énergie solaire en carburant à hydrogène

La production d’énergies durables représente l’un des points clés du futur de l’humanité. Ainsi, les scientifiques continuent leurs recherches pour trouver des manières innovantes pour produire de l’énergie plus verte. Parmi les dernières découvertes en la matière, les scientifiques de l’université Rice ont développé un concept de feuille artificielle qui décompose l’eau grâce à la lumière du soleil.

Un dispositif de « feuille artificielle » autonome et abordable

Pour beaucoup de scientifiques, l’hydrogène reste actuellement l’une des meilleures alternatives pour servir de carburant propre. Or, l’eau est l’une des sources d’hydrogène les plus accessibles et un certain nombre de dispositifs semblables à des feuilles artificielles ont été créés. Mais les scientifiques de la Brown School of Engineering de l’université Rice, au Texas, ont créé un dispositif assez particulier dans la mesure où leur appareil fonctionne de manière autonome en s’alimentant grâce à la lumière du soleil. De plus, ce dispositif aurait l’avantage d’être bon marché.

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« Le concept est largement similaire à une feuille artificielle », a notamment expliqué Jun Lou, auteur principal de l’étude, dans un communiqué de l’université Rice. « Ce que nous avons, c’est un module intégré qui transforme la lumière du soleil en électricité qui entraîne une réaction électrochimique. Il utilise l’eau et la lumière du soleil pour obtenir des carburants chimiques. » Le dispositif fonctionne en effet en utilisant des électrodes catalytiques et des cellules solaires en pérovskite fusionnées en une seule unité.

Un dispositif innovant qui peut être immergé dans l’eau pendant de longues périodes

Plus précisément, lorsque la lumière du soleil frappe les cellules solaires, elles produisent de l’électricité qui alimente le catalyseur. C’est ce module qui va ensuite diviser l’eau en oxygène et hydrogène. Ensuite, il suffit de collecter les bulles d’hydrogène qui remontent à la surface. Selon ses inventeurs, l’efficience de transformation de l’appareil se situe à 6,7 %, ce qui est un score très prometteur pour ce type d’appareil. L’un des points clés du dispositif est l’utilisation de la pérovskite grâce à son efficacité qui dépasse celle du silicium. Ainsi, un film polymère a été mis en place autour de la pérovskite pour le protéger des dommages s’il est immergé dans l’eau.

De plus, le polymère sert également d’isolant entre les cellules et les électrodes. Ainsi, le polymère est aussi important que la pérovskite dans la conception de l’appareil, dans la mesure où c’est ce qui protège le dispositif dans son ensemble, et lui permet d’être immergé pendant de longues périodes. « D’autres ont développé des systèmes catalytiques qui connectent la cellule solaire en dehors de l’eau à des électrodes immergées avec un fil. Nous simplifions le système en encapsulant la couche de pérovskite avec un film de Surlyn (polymère) », a expliqué Jun Lou.

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Pour l’instant, l’appareil est encore au stade de développement et Jun Lou et son équipe cherchent encore différentes façons d’améliorer le dispositif, et éventuellement de trouver des matériaux moins onéreux pour diminuer les coûts de production. Quoi qu’il en soit, le concept est déjà très prometteur et permet à l’appareil de fonctionner sans la lumière du soleil grâce à l’énergie stockée sous forme de carburant chimique. Pour en savoir plus sur le sujet, les résultats des recherches sur le dispositif ont été publiés dans la revue ACS Nano.