L'Institut Fraunhofer développe un module de production d'hydrogène solaire avec un rendement de 31,3 %

fr.wedoany.com Rapport : Des chercheurs de l'Institut Fraunhofer pour les systèmes d'énergie solaire (Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems, ISE) ont mis au point un module solaire capable de convertir directement jusqu'à 31,3 % de la lumière solaire incidente en hydrogène, ouvrant ainsi une nouvelle voie technologique pour la production commerciale de carburants propres.

Dans ce projet, les scientifiques ont couplé directement des cellules photovoltaïques à concentration avec un électrolyseur à membrane échangeuse de protons (PEM), supprimant ainsi l'étape de conversion électrique intermédiaire, ce qui permet d'utiliser directement l'électricité produite par les cellules solaires pour la décomposition de l'eau. Le Dr Frank Dimroth, responsable du département Photovoltaïque III-V et Technologies de concentration de l'institut, a déclaré que ce record démontre qu'il est possible de produire de l'hydrogène de manière très efficace directement à partir de la lumière solaire.

Le Dr Juan Francisco Martínez Sánchez, responsable du projet, explique que le système repose sur la technologie photovoltaïque à concentration (concentrating photovoltaics, PVs). La lumière solaire directe est concentrée par un réseau de lentilles de Fresnel avant d'être dirigée vers des cellules solaires III-V multijonctions à haut rendement, capables de générer une tension en circuit ouvert supérieure à 4 volts.

Les chercheurs ont connecté ces cellules solaires directement aux cathodes et anodes de deux électrolyseurs PEM en série, et ont procédé à un ajustement précis des caractéristiques électriques des deux technologies. Le Dr Tom Smolinka, responsable du département Électrolyse à membrane de l'institut, souligne que cette conception permet une correspondance parfaite des caractéristiques électriques, l'électricité étant transmise directement à la production d'hydrogène, sans étape de conversion intermédiaire ni perte d'énergie.

La surface des lentilles de ce démonstrateur de validation de concept est d'environ 64 cm² (9,92 pouces carrés). Lors des tests en extérieur, le démonstrateur a converti environ 31,3 % de l'énergie solaire incidente en énergie chimique stockée dans l'hydrogène, ce rendement étant calculé sur la base du pouvoir calorifique supérieur du combustible. Les cellules solaires III-V utilisées dans cette technologie sont considérées comme les dispositifs photovoltaïques les plus efficaces au monde, et sont utilisées depuis longtemps dans le domaine des engins spatiaux.

Les chercheurs estiment que le système photovoltaïque à concentration pourrait le rendre économiquement viable pour des applications terrestres, ces résultats montrant le potentiel des systèmes intégrés photovoltaïque-électrolyse pour une production d'hydrogène vert à haut rendement. Cependant, le Dr Dimroth souligne que cette technologie en est encore à un stade précoce de développement, et qu'il est actuellement difficile de prévoir quand un système compétitif pourra être réalisé. L'équipe recherche actuellement des investisseurs pour la future start-up Clearsun Energy, afin de promouvoir la commercialisation de cette technologie.