L’hydrogène, particulièrement dans sa forme « verte », suscite un intérêt croissant et s’affirme comme un moteur clé de la transition énergétique. Les efforts de recherche et innovation se focalisent de plus en plus sur cet élément. Dans ce contexte, des scientifiques de l’Université de Cambridge ont développé une technologie innovante capable de produire de l’hydrogène à partir d’eau polluée ou d’eau de mer.
L’hydrogène vert est perçu comme le combustible de demain, en raison de son potentiel d’émission nulle en carbone. Cependant, son utilisation se heurte à plusieurs défis significatifs, notamment liés à sa production. Pour être réellement écologique, ce gaz doit être généré via une méthode à faible empreinte carbone, un processus souvent onéreux.
Pour pallier ce problème, une équipe de l’Université de Cambridge a récemment réalisé une percée en utilisant la photocatalyse pour produire de l’hydrogène. Cette technique utilise la lumière solaire pour accélérer la décomposition des molécules d’eau, en extrayant l’hydrogène. Bien que techniquement efficace, la photocatalyse n’est pas viable commercialement, car elle nécessite de l’eau pure, complexifiant l’approvisionnement en eau. Pour surmonter ce défi, les chercheurs de Cambridge ont conçu un dispositif flottant qui purifie l’eau et produit ensuite de l’hydrogène. Présenté dans la revue Nature, le dispositif innovant peut traiter de l’eau polluée et même de l’eau de mer, un véritable atout.
Production d’eau pure et d’hydrogène
Les chercheurs ont élaboré un système sous forme de « feuille hybride » combinant un générateur de vapeur solaire et un photocatalyseur. Ces éléments produisent respectivement de l’eau pure sous forme de vapeur et de l’hydrogène. Le photocatalyseur, formant la couche supérieure, est composé de titanate de strontium dopé à l’aluminium, deux matériaux sélectionnés pour leur faible coût et leur efficacité dans la scission de l’eau. Juste en dessous, le générateur de vapeur est composé d’une maille de carbone nanostructurée, traitée pour être hydrophobe, flotter, et empêcher les contaminants de perturber le processus catalytique. Le carbone a été choisi pour son coût modique et sa facilité d’obtention.
Déroulement du processus
Une innovation clé de ce dispositif réside dans son exploitation élargie du spectre solaire, à la différence des procédés catalytiques classiques. Quand la lumière atteint l’appareil, les UV sont absorbés par la première couche, à savoir le photocatalyseur — peint en blanc pour maximiser l’absorption. Cette énergie active la séparation des molécules d’eau. Simultanément, la lumière visible et les rayons infrarouges atteignent la couche inférieure en carbone, qui convertit l’énergie solaire en chaleur pour vaporiser l’eau. Cette vapeur est ensuite traitée par le photocatalyseur. Le système inclut aussi un récipient pour recueillir l’eau potable condensée.
En matière de performance, le système produit jusqu’à 0,95 kilogramme de vapeur d’eau par heure et par mètre carré. Concernant le rendement de production d’hydrogène par énergie solaire, il est de 0,13%. Bien que ce taux soit relativement faible, les chercheurs restent optimistes et soulignent que le développement « ces solutions sont essentielles pour développer une économie circulaire et un avenir durable ».