Un appareil sans fil pour une production solaire plus durable

L’énergie solaire est renouvelable, mais toujours pas optimale pour l’environnement en raison des matériaux utilisés dans la production de panneaux solaires. Cependant, les chercheurs ont maintenant développé un appareil qui pourrait rendre la production de combustible solaire plus durable.

Une équipe de l’Université de Cambridge en collaboration avec des chercheurs dans le laboratoire du professeur Kazunari Domen de l’Université de Tokyo– ont fait un pas de plus vers la photosynthèse artificielle, qui est comme le Saint Graal parmi les scientifiques pour la production de carburant propre.

Le dispositif–basé sur une technologie avancée de « feuille photographique »—peut convertir la lumière du soleil, le dioxyde de carbone et l’eau en oxygène et en acide formique. Ces deux derniers forment un carburant stockable qui peut être soit utilisé directement, soit être transformé en hydrogène.

« Nous espérons que cette technologie ouvrira la voie à une production de carburant solaire durable et pratique », a déclaré Erwin Reiser, professeur à Cambridge qui y a dirigé l’équipe de recherche, dans un communiqué de presse.

Minimiser les déchets

La photosynthèse artificielle imite la capacité des plantes à convertir la lumière du soleil en énergie. La version de ce processus pratiquée par l’appareil représente une nouvelle méthode de conversion du dioxyde de carbone en carburants propres.

Les chercheurs ont réalisé la photosynthèse artificielle à des degrés divers, mais il a souvent été difficile de réaliser ce processus « avec un degré élevé de sélectivité », a déclaré Qian Wang du département de chimie de Cambridge, l’un des chercheurs de l’équipe.

Au lieu de convertir autant de lumière solaire que possible en carburant souhaité, les chercheurs se retrouvent souvent « avec beaucoup de déchets », a-t-elle déclaré.

La nouvelle technologie, qui s’appuie sur les recherches de la même équipe en 2019 pour créer une « feuille artificielle », n’a produit presque aucun sous-produit, ce qui a été une surprise pour l’équipe, a déclaré Wang.

« Parfois, les choses ne fonctionnent pas aussi bien que prévu, mais c’était un cas rare où cela fonctionnait mieux », a-t-elle déclaré dans un communiqué de presse.

Bâtir sur le passé

La nouvelle technologie ressemble et se comporte de manière assez similaire à la feuille artificielle ; cependant, il fonctionne d’une manière différente et produit de l’acide formique. Alors que la feuille artificielle utilisait des composants de cellules solaires, le nouvel appareil ne nécessite pas ces composants. Au lieu de cela, il repose uniquement sur des photocatalyseurs intégrés sur une feuille pour produire ce qu’on appelle une feuille de photocatalyseur.

Les feuilles, à leur tour, sont composées de poudres semi-conductrices, qui, selon les chercheurs, peuvent être préparées en grandes quantités. De plus, le carburant produit par l’appareil est relativement facile à stocker et présente un potentiel de production de produits pétroliers à grande échelle, ont déclaré les chercheurs. Bien que l’unité prototype ne mesure que 20 centimètres carrés, elle peut probablement atteindre plusieurs mètres carrés.

Un autre avantage potentiel de l’appareil est que l’acide formique qu’il produit peut être conservé en solution puis être converti ultérieurement en différents types de carburant. L’équipe a publié un article sur leurs résultats dans la revue Énergie naturelle.

Les chercheurs envisagent que l’appareil puisse être utilisé dans des fermes énergétiques similaires aux fermes solaires pour produire du carburant propre en utilisant la lumière du soleil et de l’eau. Cependant, l’équipe doit encore améliorer l’efficacité du processus avant même qu’il puisse être envisagé pour un déploiement commercial.

L’équipe travaille actuellement sur cet aspect pour optimiser le système, ainsi qu’à explorer d’autres catalyseurs qu’elle peut utiliser avec l’appareil pour produire différents combustibles solaires, a déclaré Reisner.