{"id":43651,"date":"2023-01-05T09:36:12","date_gmt":"2023-01-05T08:36:12","guid":{"rendered":"https:\/\/autoestrada.ch\/?p=43651"},"modified":"2023-01-05T09:36:16","modified_gmt":"2023-01-05T08:36:16","slug":"produire-de-lhydrogene-avec-lair-ambiant","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/autoestrada.ch\/fr\/produire-de-lhydrogene-avec-lair-ambiant\/","title":{"rendered":"Produire de l&rsquo;hydrog\u00e8ne avec l&rsquo;air ambiant"},"content":{"rendered":"\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Pendant des d\u00e9cennies, les scientifiques ont r\u00eav\u00e9 d\u2019un dispositif enti\u00e8rement aliment\u00e9 par de l\u2019\u00e9nergie solaire pour recueillir l\u2019eau dans l\u2019atmosph\u00e8re et la convertir en hydrog\u00e8ne. A l\u2019EPFL, l\u2019ing\u00e9nieur et chimiste Kevin Sivula a franchi une \u00e9tape importante vers la r\u00e9alisation de ce concept. Avec son \u00e9quipe, il a d\u00e9velopp\u00e9 un syst\u00e8me aussi simple qu\u2019ing\u00e9nieux. Il combine des technologies semi-conductrices et des \u00e9lectrodes innovantes qui pr\u00e9sentent deux caract\u00e9ristiques cl\u00e9s: porosit\u00e9, pour maximiser le contact avec l\u2019eau de l\u2019atmosph\u00e8re, et transparence, pour optimiser l&rsquo;exposition au soleil du rev\u00eatement semi-conducteur. Sous la lumi\u00e8re naturelle, le dispositif extrait l\u2019eau de l\u2019air ambiant et produit de l\u2019hydrog\u00e8ne. <\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">O\u00f9 r\u00e9side l\u2019innovation? Dans les \u00e9lectrodes de diffusion du gaz, transparentes, poreuses et conductrices. Elles permettent ainsi \u00e0 cette technologie solaire de transformer l\u2019eau \u2013 pr\u00e9sente dans l\u2019air \u00e0 l\u2019\u00e9tat gazeux \u2013 en hydrog\u00e8ne.<\/p><div class=\"autoestrada-nel-contenuto autoestrada-entity-placement\" id=\"autoestrada-1270753374\" style=\"position: relative;padding: 30px;border: 2px solid red;margin: 25px auto 35px;text-align: center;width: fit-content;\"><div class=\"autoestrada-adlabel\">Annonce<\/div><div id=\"autoestrada-1697137817\"><!-- START ADVERTISER: from tradedoubler.com -->\r\n<script type=\"text\/javascript\">\r\nvar uri = 'https:\/\/impfr.tradedoubler.com\/imp?type(img)g(25346028)a(2263928)' + new String (Math.random()).substring (2, 11);\r\ndocument.write('<a href=\"https:\/\/clk.tradedoubler.com\/click?p=289682&a=2263928&g=25346028\" target=\"_BLANK\"><img src=\"'+uri+'\" border=0><\\\/a>');\r\n<\/script>\r\n<!-- END ADVERTISER: from tradedoubler.com --><\/div><\/div>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">\u201cPour une soci\u00e9t\u00e9 durable, nous devons trouver de nouvelles mani\u00e8res de stocker les \u00e9nergies renouvelables sous une forme chimique que l\u2019on puisse utiliser comme carburant ou mati\u00e8re premi\u00e8re de l\u2019industrie, explique l\u2019auteur principal de l\u2019\u00e9tude, Kevin Sivula, du laboratoire de l\u2019EPFL d\u2019ing\u00e9nierie mol\u00e9culaire des nanomat\u00e9riaux opto\u00e9lectroniques. La lumi\u00e8re du jour est la forme la plus abondante d\u2019\u00e9nergie renouvelable, et nous nous effor\u00e7ons de d\u00e9velopper des mani\u00e8res \u00e9conomiquement viables pour produire des carburants solaires.\u201d<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\"><em>Inspir\u00e9 des feuilles des v\u00e9g\u00e9taux<\/em><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Dans leurs travaux pour des carburants renouvelables non fossiles, les ing\u00e9nieurs de l\u2019EPFL, en collaboration avec Toyota Motor Europe, se sont inspir\u00e9s de la capacit\u00e9 des plantes \u00e0 convertir la lumi\u00e8re du jour en \u00e9nergie chimique en exploitant le dioxyde de carbone pr\u00e9sent dans l\u2019atmosph\u00e8re. Dans les grandes lignes, les plantes r\u00e9coltent le CO2 et l\u2019eau de leur environnement puis, gr\u00e2ce \u00e0 l\u2019impulsion \u00e9nerg\u00e9tique de la lumi\u00e8re solaire, convertissent ces mol\u00e9cules en sucres et en amidon. Un processus connu sous le nom de photosynth\u00e8se.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Con\u00e7ues par Kevin Sivula et son \u00e9quipe, les \u00e9lectrodes transparentes \u00e0 diffusion de gaz peuvent \u00eatre rev\u00eatues d\u2019un mat\u00e9riau semiconducteur qui r\u00e9cup\u00e8re la lumi\u00e8re. Il agit ainsi comme une feuille, en r\u00e9coltant la lumi\u00e8re et l\u2019eau pr\u00e9sente dans l\u2019atmosph\u00e8re pour produire de l\u2019hydrog\u00e8ne. L\u2019\u00e9nergie solaire est stock\u00e9e sous forme de liens hydrog\u00e8ne.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Au lieu de produire des \u00e9lectrodes de mani\u00e8re traditionnelle, avec des couches opaques, leur substrat consiste en un maillage tridimensionnel de fibres de verre.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">\u201cIl \u00e9tait difficile de d\u00e9velopper notre prototype, parce que les \u00e9lectrodes transparentes \u00e0 diffusion de gaz n\u2019avaient jamais fait l\u2019objet d\u2019une pr\u00e9c\u00e9dente d\u00e9monstration, explique Marina Caretti, auteure en charge de l\u2019\u00e9tude. Pour chaque \u00e9tape, il nous fallait mettre au point de nouvelles proc\u00e9dures. Mais, puisque chaque \u00e9tape est relativement simple et facile \u00e0 passer \u00e0 l\u2019\u00e9chelon sup\u00e9rieur, je crois que notre approche ouvrira de nouveaux horizons pour toute une vari\u00e9t\u00e9 d\u2019applications, en commen\u00e7ant avec les substrats \u00e0 diffusion de gaz pour la production solaire d\u2019hydrog\u00e8ne.\u201d<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\"><em>Du liquide \u00e0 l\u2019humidit\u00e9 atmosph\u00e9rique<\/em><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Kevin Sivula et d\u2019autres groupes de recherche ont d\u00e9j\u00e0 d\u00e9montr\u00e9 que l\u2019on peut r\u00e9aliser une photosynth\u00e8se artificielle en g\u00e9n\u00e9rant de l\u2019hydrog\u00e8ne \u00e0 partir d\u2019eau et de lumi\u00e8re solaire avec une cellule photo\u00e9lectrochimique (photoelectrochemical (PEC) cell). Cette cellule est g\u00e9n\u00e9ralement connue comme un dispositif qui exploite la lumi\u00e8re incidente pour stimuler un mat\u00e9riau photosensible, par exemple un semiconducteur, que l\u2019on immerge dans une solution liquide pour entra\u00eener une r\u00e9action chimique. D\u2019un point de vue pratique, le processus pr\u00e9sente des d\u00e9savantages. Par exemple, il est compliqu\u00e9 de produire des dispositifs PEC \u00e0 large surface qui tirent parti du liquide.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Kevin Sivula voulait montrer que l\u2019on peut adapter la technologie PEC pour r\u00e9colter l\u2019humidit\u00e9 atmosph\u00e9rique. C\u2019est ce qui a conduit au d\u00e9veloppement de leur \u00e9lectrode \u00e0 diffusion de gaz. On a pu montrer que les cellules \u00e9lectrochimiques fonctionnent avec les gaz plut\u00f4t que les liquides. Mais jusqu\u2019ici, les \u00e9lectrodes \u00e0 diffusion de gaz \u00e9taient opaques et incompatibles avec la technologie solaire PEC.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Les scientifiques se penchent d\u00e9sormais sur l\u2019optimisation du syst\u00e8me. Quelle est la taille id\u00e9ale des fibres? La largeur parfaite des pores? Les meilleurs mat\u00e9riaux de semiconducteurs et de membranes? Ce sont les questions qu\u2019ils poursuivent dans le cadre du projet europ\u00e9en \u201cSun-to-X\u201d, d\u00e9di\u00e9 \u00e0 l\u2019avancement de cette technologie et au d\u00e9veloppement de nouvelles mani\u00e8res de convertir l\u2019hydrog\u00e8ne en carburants liquides.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\"><em>Fabriquer des \u00e9lectrodes transparentes \u00e0 diffusion de gaz<\/em><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Pour produire des \u00e9lectrodes transparentes \u00e0 diffusion de gaz, les scientifiques ont commenc\u00e9 avec une sorte de laine de verre. Il s\u2019agit essentiellement de fibres de quartz (ou oxyde de silicium), transform\u00e9es en plaques de feutre, en les fusionnant \u00e0 haute temp\u00e9rature. Apr\u00e8s quoi, les plaques sont rev\u00eatues d\u2019un film transparent d\u2019oxyde d\u2019\u00e9tain augment\u00e9 au fluor. Un mat\u00e9riau connu pour son excellente conductivit\u00e9, sa robustesse et la facilit\u00e9 de le produire en masse. Ces premi\u00e8res \u00e9tapes r\u00e9sultent en une plaque transparente, poreuse et conductrice, essentielle pour maximiser le contact avec les mol\u00e9cules d\u2019eau pr\u00e9sentes dans l\u2019air, ainsi que pour laisser passer les photons. On recouvre la plaque d\u2019un autre rev\u00eatement: un film fin de\u00a0<a href=\"https:\/\/doi.org\/10.1021\/jacs.0c00126\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">mat\u00e9riaux semiconducteurs qui absorbent la lumi\u00e8re<\/a>. Cette seconde couche laisse encore passer la lumi\u00e8re, bien qu\u2019elle semble opaque \u00e0 cause de la large surface du substrat poreux. Telle quelle, la plaquette peut d\u00e9j\u00e0 produire de l\u2019hydrog\u00e8ne quand on l\u2019expose au Soleil.<br><br>Les scientifiques ont poursuivi en d\u00e9veloppant une petite chambre qui contient la plaque, ainsi qu\u2019une membrane pour s\u00e9parer le gaz produit, afin de proc\u00e9der \u00e0 des mesures. Quand on expose la chambre \u00e0 la lumi\u00e8re sous conditions humides, on produit de l\u2019hydrog\u00e8ne. C\u2019\u00e9tait l\u2019objectif des scientifiques. Ils montrent qu\u2019il est possible de r\u00e9aliser une \u00e9lectrode transparente \u00e0 diffusion de gaz pour produire de l\u2019hydrog\u00e8ne \u00e0 partir d\u2019\u00e9nergie solaire.<br><br>Les scientifiques n\u2019ont pas formellement \u00e9tudi\u00e9 l\u2019efficacit\u00e9 de la conversion dans leur d\u00e9monstration. Mais l\u2019\u00e9quipe s\u2019accorde \u00e0 dire qu\u2019elle reste modeste avec ce prototype, moindre que ce dont sont capables les cellules PEC bas\u00e9es sur les liquides. Avec les mat\u00e9riaux actuels, l\u2019efficacit\u00e9 th\u00e9orique maximale de la plaque pour la conversion solaire-hydrog\u00e8ne est de 12%, alors qu\u2019on a d\u00e9montr\u00e9 une efficacit\u00e9 de 19% pour les cellules bas\u00e9es sur les liquides.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Source&nbsp;: texte, vid\u00e9o, image EPFL\/Hillary Sanctuary<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Pendant des d\u00e9cennies, les scientifiques ont r\u00eav\u00e9 d\u2019un dispositif enti\u00e8rement aliment\u00e9 par de l\u2019\u00e9nergie solaire pour recueillir l\u2019eau dans l\u2019atmosph\u00e8re et la convertir en hydrog\u00e8ne. A l\u2019EPFL, l\u2019ing\u00e9nieur et chimiste Kevin Sivula a franchi une \u00e9tape importante vers la r\u00e9alisation de ce concept. 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