Efficacité des feuilles artificielles améliorée grâce à une pression accrue

ParisUne étude a révélé que les cellules photoélectrochimiques, utilisées pour décomposer l'eau en hydrogène, sont beaucoup plus efficaces sous des pressions plus élevées. Ces cellules emploient des photoélectrodes spéciales qui transforment la lumière solaire en électricité nécessaire à ce procédé. Des chercheurs du HZB ont découvert que l'utilisation de ces cellules sous haute pression permet de réduire considérablement les pertes d'énergie.

L'étude a révélé qu'augmenter la pression de 1 à 8 bars réduit de moitié les pertes d'énergie totale, minimise les pertes optiques dues à la formation de bulles, et diminue le transfert d'oxygène vers l'électrode de contre-réaction. La meilleure efficacité est atteinte avec des pressions comprises entre 6 et 8 bars.

L'augmentation de la pression à 8 bars a entraîné une hausse de rendement de 5 à 10 %. Cette amélioration s'explique principalement par la formation réduite de bulles sur les électrodes, ce qui diminue la dispersion de la lumière et limite le blocage de l'électrolyte. Les photoélectrodes reçoivent alors mieux la lumière et restent en contact avec l'électrolyte, permettant de maintenir une efficacité élevée.

Les cellules PEC ont atteint une efficacité allant jusqu'à 19 %, mais à ce niveau, la formation de bulles pose problème. L'étude a révélé que l'utilisation de pressions plus élevées permet de réduire la taille des bulles. Cela maintient une efficacité élevée et rend le processus de production d'hydrogène plus efficace et stable.

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L'équipe de recherche a développé un modèle pour tester diverses conditions et facteurs afin de déterminer ce qui influence le plus l'efficacité. Ils ont constaté qu'une pression supérieure à 8 bars n'apporte pas de bénéfice significatif. Ainsi, ils recommandent de maintenir la pression entre 6 et 8 bars pour des résultats optimaux.

Cette nouvelle compréhension peut être appliquée à d'autres systèmes électrochimiques et photocatalytiques afin de les rendre plus efficaces. Cela rendrait l'hydrogène vert plus viable en nécessitant moins d'énergie pour produire la même quantité d'hydrogène, réduisant ainsi les coûts et l'impact environnemental. De plus, cela pourrait accélérer l'adoption des technologies d'hydrogène vert sur le marché.

Cette recherche démontre que les cellules PEC peuvent être développées à une échelle industrielle. En appliquant ces résultats à des systèmes plus grands, les entreprises pourront produire de l'hydrogène de manière plus efficace et à moindre coût. Cela favorise la transition vers des sources d'énergie durables. En somme, cette recherche constitue une avancée majeure pour faire de l'hydrogène vert une source courante d'énergie. Elle profite non seulement au secteur énergétique, mais offre aussi une ressource propre et renouvelable pour divers usages.