De l'hydrogène vert uniquement à partir du soleil et de l'eau - sans électrolyseurs et sans électricité

L'hydrogène vert est considéré comme la clé d'une transformation de l'industrie et du système énergétique respectueuse du climat. Jusqu'à présent, sa production est toutefois coûteuse, complexe et liée à des infrastructures de réseau. C'est précisément là qu'intervient photreon : Ce projet fondateur du KIT développe un panneau de photoréacteurs qui produit de l'hydrogène directement à partir de la lumière du soleil et de l'eau - sans électrolyseurs et sans énergie électrique. "Nous sautons le détour par l'électrolyse liée à l'électricité et produisons de l'énergie chimique à partir du soleil et de l'eau", explique le cofondateur Paul Kant de l'Institut de microtechnique (IMVT) du KIT. Grâce à leurs panneaux modulaires, la production d'hydrogène solaire peut être considérablement simplifiée et mise à l'échelle de manière économique.

Conversion solaire directe au lieu d'un détour par l'électricité

L'approche de photreon repose sur le principe de la photocatalyse - une technologie dans laquelle la lumière n'est pas utilisée pour produire de l'électricité comme dans le photovoltaïque, mais déclenche directement une réaction chimique. Des matériaux photo-actifs spécialement conçus absorbent l'énergie du rayonnement solaire et placent les électrons dans un état excité. Ces porteurs de charge entraînent la décomposition de l'eau (H₂O) en hydrogène (H₂) et en oxygène (O₂). "Le photovoltaïque et l'électrolyseur sont remplacés en une seule étape du processus par le panneau du photoréacteur", explique Maren Cordts de l'IMVT, également cofondatrice, pour expliquer le principe sous-jacent. "Cela réduit considérablement les coûts et la complexité du système pour la production d'hydrogène vert".

photreon met maintenant en œuvre techniquement cette approche dans un panneau de photoréacteur dont le brevet a été déposé par le KIT. Grâce à sa conception spéciale, le panneau permet de diriger la lumière du soleil de manière ciblée vers le matériau actif à l'intérieur, qui y est éclairé de manière optimale tout en réalisant la décomposition de l'eau. "Nous avons conçu la géométrie du réacteur de manière à ce que le transport de la lumière, la réaction chimique et l'évacuation des produits interagissent de manière optimale et avons ainsi pu montrer la production d'hydrogène dans notre prototype d'un mètre carré", explique Kant. Le design est en outre systématiquement conçu pour une production en série par des procédés de production de masse courants et peut être fabriqué à partir de matériaux peu coûteux. Grâce à son approche modulaire, il peut être utilisé à petite échelle ou interconnecté pour former des surfaces plus importantes.

De l'installation sur le toit au parc solaire à hydrogène

Les panneaux peuvent être utilisés là où l'hydrogène est jusqu'à présent trop cher ou difficile à fournir d'un point de vue logistique : dans les entreprises de taille moyenne qui pourront à l'avenir couvrir leurs besoins directement sur le site - par exemple dans la chimie spéciale, l'industrie alimentaire ou la métallurgie - ainsi que dans des projets solaires à grande échelle dans des régions à fort ensoleillement. "C'est précisément là où il n'y a ni réseau électrique ni connexion à un réseau d'hydrogène que notre technologie ouvre de nouvelles marges de manœuvre pour la production locale", explique Cordts. Les possibilités d'utilisation vont de l'approvisionnement décentralisé de sites de production individuels à la production industrielle dans des régions très ensoleillées pour le marché international.