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Une équipe de chercheurs dirigée par l’Université Cornell a mis au point une méthode innovante pour produire de l’hydrogène vert grâce à l’électrolyse de l’eau de mer alimentée par l’énergie solaire. Cette technologie permet également d’obtenir de l’eau potable en parallèle, une double avancée pour l’énergie propre et la gestion des ressources en eau.
Un dispositif hybride novateur pour produire hydrogène vert et eau potable
Au cœur de cette innovation se trouve un petit appareil hybride combinant distillation solaire et électrolyse de l’eau. Ce prototype compact, mesurant seulement 10 centimètres de côté, génère environ 200 millilitres d’hydrogène par heure avec un rendement énergétique de 12,6 %. Selon les estimations des chercheurs, à l’échelle industrielle, cette technologie pourrait faire chuter le coût de l’hydrogène vert à seulement 1 euro par kilogramme d’ici 15 ans.
Cette avancée est d’autant plus importante qu’elle répond également à la problématique de la pénurie d’eau douce, en produisant parallèlement de l’eau potable. L’eau et l’énergie étant des ressources indispensables mais souvent antagonistes dans leur production, cette solution intégrée offre une réponse efficace aux besoins croissants dans ces deux domaines.
Exploiter la chaleur perdue pour maximiser l’efficacité
Lenan Zhang, professeur assistant et responsable du projet, explique que l’une des clés du succès réside dans l’utilisation de la chaleur résiduelle des cellules solaires. Plutôt que d’être gaspillée, cette chaleur est utilisée pour réchauffer l’eau de mer jusqu’à son évaporation, sans perturber la production électrique. Ainsi, toute l’énergie solaire est exploitée pleinement, combinant production d’électricité, extraction d’eau douce et électrolyse.
Cette approche innovante surmonte également un obstacle majeur de l’industrie de l’hydrogène vert : éviter la consommation d’eau douce précieuse, nécessaire à l’obtention d’un hydrogène de haute pureté et durable.
Répondre à la crise mondiale de l’eau
Bien que les océans couvrent environ deux tiers de la surface terrestre, leur salinité empêche une utilisation directe comme source d’eau potable. La désalinisation est donc indispensable pour rendre cette eau utilisable par l’Homme. Or, cette opération est énergivore et coûteuse.
Le déploiement mondial croissant des panneaux solaires ainsi que des stations de dessalement permet de combiner les avantages des deux technologies. Le dispositif conçu par l’équipe de Cornell intègre ces fonctions dans un seul appareil multifonctionnel, offrant ainsi une solution gagnant-gagnant pour l’environnement et les populations confrontées au stress hydrique.
Des interactions complexes maîtrisées
La conception de cet appareil très intégré a représenté un défi technique considérable. La desalination est couplée à l’électrolyse, qui elle-même est couplée au panneau solaire, le tout mobilisant des conversions et transports d’énergie solaire, électrique, chimique et thermique. Pour la première fois, le système produit une quantité suffisante d’eau pour répondre aux besoins de la production d’hydrogène, tout en fournissant un surplus destiné à la consommation humaine.
Lenan Zhang résume : « Deux oiseaux d’une pierre ». Cette synergie ouvre aussi la voie à d’autres applications, comme le refroidissement des panneaux photovoltaïques, ce qui pourrait améliorer leur efficacité et prolonger leur durée de vie.
Un potentiel économique et environnemental important
Conscients de l’importance de réduire les émissions de carbone et de limiter la pollution, les chercheurs insistent également sur la nécessité de maîtriser les coûts. Un coût réduit favorise l’adoption à grande échelle, et selon Zhang, le potentiel d’implémentation future est considérable. Cette technologie pourrait ainsi révolutionner la production d’énergie propre tout en contribuant à résoudre la crise mondiale de l’eau potable.