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Il y a un décalage entre le moment où les gens veulent utiliser l’électricité et le moment où l’énergie solaire a tendance à la produire. Le plus souvent, les gens utilisent l’électricité le soir ou tôt le matin, lorsque le soleil n’est pas encore levé.
« Il y a un décalage entre l’irradiation solaire arrivant sur Terre et le moment où vous avez réellement besoin d’énergie », a déclaré Carsten Streb, chercheur à l’Université Elm, à Ars. « En règle générale, la demande énergétique, du moins en Allemagne, est la plus élevée le matin et le soir. Chacun allume ses appareils. Mais évidemment, l’irradiation est la plus forte à la mi-journée.
Une option pour gérer cette inadéquation consiste à utiliser l’énergie solaire pour produire de l’hydrogène, qui peut ensuite être utilisé ultérieurement. Mais garder l’hydrogène à portée de main pour une utilisation ultérieure peut être un défi. Comme Streb l’a dit à Ars, « L’un des gros problèmes que nous rencontrons avec l’hydrogène est le stockage. »
En théorie, vous pourriez dissocier la production d’hydrogène de la lumière du Soleil en utilisant des panneaux solaires pour charger une batterie qui alimente un électrolyseur lorsque l’hydrogène est nécessaire, mais cela a ses propres problèmes. « À chaque étape de conversion d’énergie, vous avez des pertes. Ce processus, bien que réalisable, n’est pas efficace », a-t-il déclaré.
Profiter du soleil
Cependant, Streb et une équipe multidisciplinaire de chercheurs ont produit une nouvelle molécule qui pourrait être utilisée pour fabriquer de l’hydrogène à partir de l’énergie solaire à la demande, même lorsqu’il fait noir. Ils ont développé une dyade photosensibilisant-polyoxométalate qui absorbe la lumière et stocke la charge, puis peut utiliser cette charge pour produire de l’hydrogène lorsqu’elle est déclenchée pour le faire.
En bref, vous braquez une lumière sur la solution contenant la molécule et attendez qu’elle se charge. Streb a noté que la solution passe du bleu clair au bleu d’encre foncé en présence de lumière. Lorsque vous souhaitez déclencher la libération d’hydrogène, il vous suffit d’ajouter un acide, comme l’acide sulfurique que Streb et son équipe ont utilisé.
L’hydrogène libéré peut ensuite être utilisé pour l’électricité. Streb a déclaré que les travaux antérieurs dans ce domaine ont produit des composés qui peuvent contenir des électrons pendant de courtes périodes de temps, parfois juste des fractions de seconde. Celui que lui et son équipe ont fabriqué, cependant, peut les stocker pendant des heures, voire des jours – la demi-vie est d’environ 40 heures.
En théorie, cette molécule pourrait être utilisée presque comme un carburant liquide pour produire de l’hydrogène à tout moment de la journée pour un véhicule à hydrogène, a-t-il déclaré. Il a cependant noté que la recherche ne couvre pas la façon de recycler la molécule. La molécule peut être chargée et déchargée plusieurs fois, mais il y a un certain niveau de dégradation qui se produit avec elle. Streb a noté qu’il s’agit d’un problème que connaissent également d’autres recherches similaires.
« En toute honnêteté, ce n’est pas inattendu. Ce sont des composés photosensibles que nous utilisons. En règle générale, lorsque vous les éclairez beaucoup, ils ont tendance à se séparer », a-t-il déclaré. « C’est quelque chose sur lequel nous travaillons en ce moment. »
Il est cependant encore trop tôt pour dire à quel point cette molécule pourrait être utile. Au-delà des questions de recyclabilité, le ruthénium, élément utilisé dans la molécule, est assez cher. Néanmoins, la recherche est une manière intéressante de contourner certains des problèmes techniques auxquels l’hydrogène est confronté.
Nature Chemistry, 2022. DOI : 1038/s41557-021-00850-8 (À propos des DOI)