L'hydrogène est souvent présenté comme le pilier de la transition énergétique. Capable de stocker l'énergie renouvelable et de ne rejeter que de l'eau lors de son utilisation, son potentiel est immense.
Cependant, sa production à grande échelle, notamment par photocatalyse, se heurte depuis longtemps à un obstacle de taille : sa dépendance à des catalyseurs coûteux dont les réserves sont limitées et la chaîne d'approvisionnement géopolitiquement sensible.
Une équipe de chercheurs suédois a mis au point une méthode pour produire de l'hydrogène à partir d'énergie solaire sans utiliser de platine. Cette avancée repose sur des nanoparticules de plastique conducteur, offrant une alternative économique et durable qui pourrait accélérer le déploiement de cette énergie propre à grande échelle.
Le plastique conducteur, un catalyseur inattendu
Des chercheurs de l'Université de technologie de Chalmers en Suède, sous la direction du professeur Ergang Wang, ont mis au point une solution pour contourner cet écueil économique et environnemental.
Leur méthode repose sur l'utilisation de polymères conjugués, des plastiques capables de conduire l'électricité. Habituellement peu compatibles avec l'eau, ces matériaux ont été modifiés au niveau moléculaire pour devenir beaucoup plus hydrophiles.
L'équipe a également développé un procédé pour former ce plastique en nanoparticules. Immergées dans l'eau, ces particules absorbent la lumière du soleil et agissent comme un photocatalyseur, déclenchant la réaction qui sépare les molécules d'eau.
Cette approche permet non seulement de se passer de platine, mais d'atteindre des performances qui, selon les chercheurs, pourraient même surpasser celles des systèmes traditionnels.
Une efficacité visible à l'œil nu
Les résultats obtenus en laboratoire sont prometteurs. Les scientifiques expliquent qu'en dirigeant une lumière simulant le soleil sur un récipient contenant les nanoparticules, des bulles d'hydrogène se forment quasi instantanément.
Différents plastiques conducteurs sous forme de microparticules à l'essai pour la production d'hydrogène par photocatalyse sans usage de platine
(credit : Chalmers University of Technology | Mia Halleröd Palmgren)
Le rendement est remarquable. Alexandre Holmes, l'un des principaux auteurs de l'étude, chiffre cette efficacité : "Avec à peine un gramme de notre matériau polymère, nous pouvons produire 30 litres d'hydrogène en une heure".
Cette avancée est d'autant plus significative qu'une autre percée récente de leurs collègues à Chalmers a démontré qu'il était possible de fabriquer ce même plastique conducteur de manière plus écologique et à moindre coût.
Vers une scission complète de l'eau ?
Le système actuel n'est pas encore totalement autonome. Pour fonctionner à plein régime et éviter que la réaction ne s'interrompe, il requiert l'ajout de vitamine C, qui agit comme un "antioxydant sacrificiel" en donnant des électrons.
Bien qu'efficace pour les démonstrations en laboratoire, cette dépendance à un additif n'est pas viable pour une production durable à l'échelle industrielle.
Le véritable objectif, la prochaine étape pour l'équipe d'Ergang Wang, est de parvenir à la scission complète de la molécule d'eau. Cela signifie produire simultanément de l'hydrogène et de l'oxygène en utilisant uniquement l'énergie solaire comme ressource, avec l'eau comme unique matière première.
Bien que quelques années de recherche soient encore nécessaires pour atteindre ce but, les scientifiques estiment être sur la bonne voie pour faire de l'hydrogène solaire un pilier accessible de notre avenir énergétique.
