Produire de l’hydrogène vert à partir de la lumière du soleil et de l’humidité de l’air

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Trois chercheurs de l’Université néerlandophone belge KU Leuven à Louvain en Belgique, Johan Martens, Tom Bosserez et Jan Rongé, ont créé un panneau à hydrogène qui convertit la lumière du soleil et la vapeur d’eau en dihydrogène sans utiliser de métaux rares ni d’eau. Ils affirment qu’il est capable de produire 250 litres d’hydrogène par jour, avec une efficacité de 15 %. Selon eux, une vingtaine de panneaux fourniraient suffisamment de chaleur et d’électricité pour alimenter une maison moderne bien isolée et équipée d’une pompe à chaleur lors d’un hiver belge classique. Concrètement, l’électricité est produite par le panneau solaire qui est doté d’un système de tubes en dessous, où l’hydrogène est produit à partir de molécules d’eau extraites directement de l’air à l’aide d’une membrane.

Un travail sur les matériaux

L’idée est venue à Johan Martens, professeur de bioingénierie, lors d’une séance de brainstorming en 2010. Il commence alors à travailler sur une invention qui capture des molécules d’eau à partir de l’humidité de l’air et utilise la lumière du soleil pour les séparer en produits chimiques utiles. Réalisant le potentiel de cette technologie, il décide de se concentrer sur la production d’hydrogène et recrute deux étudiants, Tom Bosserez et Jan Rongé, pour transformer cette idée en technologie fonctionnelle.

 

En 2014, les trois scientifiques conçoivent alors des matériaux qui, exposés à la lumière du soleil, déclenchent des réactions chimiques de surface qui séparent les molécules d’eau en dioxygène et dihydrogène. Le dihydrogène peut alors être capté et utilisé comme source d’énergie en le brulant en tant que combustible ou utilisé dans une pile à combustible pour générer un courant électrique. Dans les deux cas, contrairement aux énergies fossiles, la réaction chimique n’émet pas de gaz à effet de serre.

Les étapes suivantes ont consisté à améliorer le rendement dans la conversion de la lumière solaire en hydrogène de leur dispositif en laboratoire de moins de 1 % à plus de 15 %. Puis d’accroître la surface des dispositifs de la taille d’un ongle à des prototypes d’un mètre, suffisamment grands pour alimenter des appareils électroménagers.

Une commercialisation en 2026 ?

Johan Martens prévoit qu’en modifiant la conception des panneaux, son équipe pourra les adapter à des conditions climatiques spécifiques, comme des zones plus sèches en Afrique ou des toits peu exposés au soleil dans les pays nordiques. Selon lui, les panneaux pourraient remplacer le gaz de pétrole liquéfié dans les pays en développement en fournissant une source de combustible propre facilement accessible pour les foyers, notamment pratique pour les cuisinières et les réfrigérateurs.

« Les panneaux à hydrogène eux-mêmes ne stockent pas d’hydrogène et fonctionnent à très basse pression. Cela présente plusieurs avantages en termes de sécurité et de coûts. L’hydrogène est collecté de manière centralisée dans l’usine de panneaux à hydrogène, puis comprimé, si nécessaire, indique Jan Rongé. L’hydrogène peut être stocké indéfiniment sous forme comprimée. Bien sûr, certaines applications ne nécessitent pas de compression, ou utiliseront d’autres moyens de stockage ».

Les panneaux SolHyd sur un toit.

Image : Comate

Les travaux des trois scientifiques, couverts par un brevet et récompensés par un prix de l’Office européen des brevets (OEB), sont développés dans le cadre du projet Solhyd, qui est actuellement en phase de transition entre la recherche et les retombées. Désormais, Les chercheurs lancent cette année une société dérivée pour industrialiser la technologie et la commercialiser d’ici à 2026. « Les panneaux à hydrogène Solhyd sont compatibles avec la plupart des modules photovoltaïques modernes du commerce, qui sont directement branchés sur notre système. De cette façon, nous pouvons bénéficier des développements et des réductions de coûts en cours dans l’industrie photovoltaïque, détaille l’inventeur à pv magazine. Pour renforcer encore cette synergie, les panneaux à hydrogène Solhyd sont compatibles avec les structures de montage PV courantes ». En septembre, le projet Solhyd a quitté les laboratoires de l’université pour s’installer dans un nouvel espace de production de 350 mètres carrés près de la ville belge de Louvain, où des lignes de production pilotes ont été établies avec l’aide d’un financement du gouvernement flamand. Dans un premier temps, l’équipe produira quelques dizaines de panneaux à hydrogène pour des projets pilotes à petite échelle. D’ici à 2026, l’équipe prévoit d’augmenter la production à 5 000 panneaux par an. « Lorsque nous parviendrons à une production de masse, le prix sera proche de celui des modules photovoltaïques actuels », affirme Jan Rougé.

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