L'EPFL parvient à produire de l'hydrogène en transformant l'humidité de l'air

L’ingénieur et chimiste Kevin Sivula présente ce concept dans la revue "Advanced Materials". Avec son équipe, il a développé un système combinant deux caractéristiques-clés: porosité, pour maximiser le contact avec l’eau de l’atmosphère, et transparence, pour optimiser l'exposition au soleil du revêtement semi-conducteur.

L’innovation réside dans les électrodes de diffusion du gaz, transparentes, poreuses et conductrices, a indiqué l'Ecole polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) mercredi dans un communiqué. Elles permettent ainsi à cette technologie solaire de transformer l’eau, présente dans l’air à l’état gazeux, en hydrogène.

L'invention s'inspire directement de la photosynthèse, processus naturel où les plantes absorbent le CO2 et l'eau de leur environnement, et convertissent ces molécules en sucre et en oxygène grâce à l’énergie du soleil. Les scientifiques ont longtemps cherché à reproduire ce phénomène en laboratoire.

>> Les explications de Céline Brichet dans le 19h30 :

Une feuille artificielle

"Nous avons créé un petit disque bleu, que l'on appelle une photocathode poreuse, capable de créer de l’hydrogène uniquement en utilisant la lumière du soleil et l’humidité présente dans l’air", résume Benjamin Goldman, doctorant au Laboratoire d'ingénierie moléculaire de l'EPFL, mercredi dans le 19h30.

Au lieu de produire des électrodes de manière traditionnelle, avec des couches opaques, les scientifiques ont utilisé un substrat consistant en un maillage tridimensionnel de fibres de verre. Après quoi, les plaques sont revêtues d’un film transparent d’oxyde d'étain augmenté au fluor. Un matériau connu pour son excellente conductivité, sa robustesse et la facilité de le produire en masse.

Ces premières étapes résultent en une plaque transparente, poreuse et conductrice, essentielle pour maximiser le contact avec les molécules d’eau présentes dans l’air, ainsi que pour laisser passer les photons. On recouvre ensuite la plaque d’un autre revêtement: un film fin de matériaux semi-conducteurs qui absorbent la lumière.

L'hydrogène du futur?

Cet hydrogène "vert" n'est pas similaire à celui produit à partir de matières fossiles, telles que le pétrole. "Je pense que c'est l'avenir de l'hydrogène, comme carburant ou manière de stocker l'énergie sous forme chimique", commente au 19h30 Kevin Sivula.

Cette technologie est en outre simple à fabriquer et à mettre en oeuvre à grande échelle. Ses implications pourraient donc être énormes: "Si nous arrivons à produire cet hydrogène de manière propre, les carburants de demain auront uniquement besoin d'hydrogène et d'oxygène présent dans l’air", souligne Benjamin Goldman.

"Nous serions ainsi capables de relâcher uniquement de l’eau dans l'atmosphère, et non plus du dioxyde de carbone ou d'autres gaz à effet de serre", ajoute-t-il.

Rendement encore modeste

Telle quelle, la plaquette peut déjà produire de l’hydrogène quand on l’expose au soleil. Les scientifiques ont encore développé une petite chambre qui contient la plaque, ainsi qu’une membrane pour séparer le gaz produit.

"Il était difficile de développer notre prototype, parce que les électrodes transparentes à diffusion de gaz n’avaient jamais fait l’objet d'une précédente démonstration", explique Marina Caretti, auteure en charge de l’étude, citée dans le communiqué.

Les scientifiques entendent maintenant optimiser leur prototype, dont le rendement reste pour l'heure "modeste", selon l'EPFL. Il s'agira notamment de déterminer la taille idéale des fibres et des pores, ainsi que les matériaux les plus adaptés.

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Keystone - Laurent Gillieron

ats/jvr/iar