Créer de l'hydrogène à partir de l'air, une révolution écologique

Depuis des décennies, les scientifiques du monde entier rêvent d’une innovation qui se servirait de l’énergie solaire pour transformer l’air en hydrogène, c’est-à-dire en carburant. Kevin Sivula, ingénieur et chimiste de l’École Polytechnique Fédérale de Lausanne, vient de franchir une étape importante vers la conception de cette machine révolutionnaire. Avec son équipe, il a développé un système aussi simple qu’ingénieux, qui combine des technologies semi-conductrices avec des électrodes innovantes. Des électrodes qui ressemblent à des « feuilles artificielles ».

En effet, pour parvenir à leur fin, les chercheurs suisses se sont inspirés de la nature et de la capacité des plantes à convertir la lumière du jour en énergie chimique en exploitant le dioxyde de carbone présent dans l’atmosphère. En gros, les plantes récoltent le CO2 et l’eau de leur environnement puis, grâce à l’impulsion énergétique de la lumière solaire, convertissent ces molécules en sucres et en amidon. Un processus bien connu : c’est la photosynthèse ou la transformation de l'énergie lumineuse en énergie chimique.

C’est bien dans ces « feuilles artificielles » ou électrodes de diffusion du gaz, transparentes, poreuses et conductrices que réside l’innovation. Elles peuvent être revêtues d’un matériau semi-conducteur qui récupère la lumière et l’eau de l’atmosphère. Cette idée de « feuille artificielle » était déjà développée par d’autres équipes scientifiques mais jusqu’ici, les électrodes à diffusion de gaz étaient opaques et incompatibles avec la technologie solaire PEC. Ce n’est plus le cas de l’innovation de Kevin Sivula qui démontre que l’on peut adapter la technologie PEC pour récolter l’humidité ambiante.

« Si nous voulons une société durable, nous devons trouver de nouvelles manières de stocker les énergies renouvelables sous une forme chimique pour que l’on puisse l’utiliser comme carburant », explique Kevin Sivula dans son laboratoire d’ingénierie moléculaire des nanomatériaux optoélectroniques. « Et comme la lumière du jour est l’énergie renouvelable la plus abondante, nous nous efforçons de développer des manières économiquement viables pour produire des carburants solaires. » Les résultats de ces recherches ont été publiées en janvier dans la revue Advanced Materials et ont fait beaucoup de bruit. En effet, la production de carburants solaires – en particulier d'hydrogène solaire – est un des objectifs affichés pour la transition écologique.

Les scientifiques de l’EPFL, en collaboration avec le constructeur Toyota, se penchent désormais sur l’optimisation de ce système dans le cadre du projet européen “Sun-to-X”, pour un développement technologique simple à fabriquer et à mettre en œuvre à grande échelle.