Un groupe de scientifiques a développé un système capable de capturer, stocker et libérer l’énergie solaire sous forme liquide, en utilisant des matériaux accessibles et disponibles dans le commerce.
L’énergie piégée dans le fluide peut être libérée ultérieurement sous forme d’hydrogène, sans besoin d’électricité externe. La découverte, diffusée dans la revue Advanced Materials, représente une étape clé vers la conversion de l’énergie solaire en une ressource portable et adaptable.
Comment fonctionne le système
Le processus se divise en trois étapes : capture, stockage et libération. Pour cela, il utilise du nitrure de carbone graphitique, une poudre jaune qui agit comme photocatalyseur, et du métatungstate d’ammonium, un composé de tungstène et d’oxygène qui retient les électrons comme une petite batterie rechargeable.
Les deux matériaux sont mélangés dans de l’eau avec une petite proportion de méthanol, qui joue un rôle essentiel : absorber les charges positives générées par l’interaction de la lumière avec le nitrure de carbone, évitant que les électrons se recombinent trop rapidement et permettant leur conservation.
En exposant le nitrure de carbone à la lumière bleue, des paires d’électrons et de trous sont générées. Les électrons migrent vers les amas de tungstène du métatungstate, où ils sont stockés. Ce phénomène se manifeste par le changement de couleur du liquide : de jaune pâle à bleu intense, signe que les atomes de tungstène se réduisent d’un état de charge +6 à +5.
Production d’hydrogène dans l’obscurité
Pour libérer l’énergie accumulée sous forme d’hydrogène, les chercheurs ajoutent un catalyseur de platine sur carbone à la solution en l’absence de lumière. Le platine agit comme site de réaction, où les électrons stockés se combinent avec les protons de l’eau pour former de l’hydrogène gazeux. De cette manière, la capture solaire, le stockage et la production d’hydrogène peuvent être réalisés à des moments différents, sans connexion continue.
Lors d’essais en laboratoire, après une heure d’exposition lumineuse, le système a généré 13,5 micromoles d’hydrogène dans l’obscurité. Le taux maximum a atteint 3 220 micromoles par gramme et par heure, un record pour un système photocatalytique non éclairé. Sous lumière solaire réelle, des résultats réussis ont également été obtenus, avec un taux de 954 micromoles par gramme et par heure sans recourir à l’électricité externe.
Confirmation du mécanisme
Des études avancées ont vérifié le processus : des tests d’émission lumineuse ont montré que les électrons restent grâce au stockage ; la spectroscopie a mis en évidence la réduction des atomes de tungstène ; et des mesures magnétiques ont détecté ces états uniquement après l’exposition à la lumière.
Les auteurs ont résumé : “Ce système démontre une efficacité remarquable dans le stockage de l’énergie solaire sous forme d’électrons”.
Potentiel et défis
La technologie ouvre la possibilité de transporter l’énergie solaire capturée dans des régions ensoleillées vers des zones à moindre radiation, sous forme liquide et sans besoin de câbles, de batteries ou de réservoirs spécialisés d’hydrogène. Si l’on parvient à ce que les électrons stockés restent stables pendant des semaines et non seulement des heures, l’énergie solaire pourrait être distribuée internationalement et transformée en carburant lorsque nécessaire.
Cependant, des défis importants persistent : le système dépend du méthanol comme composant essentiel et son fonctionnement n’a pas encore été testé sur de longues périodes en dehors du laboratoire.
La transformation de l’énergie solaire en une ressource véritablement portable et accessible est de plus en plus proche. Cette avancée démontre qu’il est possible de stocker l’énergie solaire sous forme liquide et de la libérer sous forme d’hydrogène sans électricité externe, rapprochant la science d’un pas de plus vers des applications réelles qui pourraient révolutionner la transition énergétique mondiale.
