Une meilleure production solaire de dihydrogène grâce aux nanoparticules de nickel
Avec sa haute énergie par unité de masse, le dihydrogène est un vecteur idéal pour la production d’énergie. Il s’obtient par électrolyse de l’eau, une réaction qui réclame le passage d’un courant électrique entre deux électrodes : une anode et une cathode. Les anodes en silicium présentent de nombreux avantages, mais ont besoin de lumière et s’usent particulièrement vite. Des chercheurs de l’Institut des sciences chimiques de Rennes (CNRS/INSA Rennes/ENSC Rennes/Université Rennes 1) et du synchrotron SOLEIL ont développé une nouvelle technique pour les rendre plus efficaces, plus résistantes et moins chères. Ces travaux sont publiés dans la revue Energy & Environmental Science.
Grâce à sa forte densité d’énergie et à son stockage facile, le dihydrogène est très prometteur pour transporter de l’énergie à grande échelle. Il peut s’obtenir lors de l’électrolyse de l’eau par deux électrodes, avec un courant si possible issu d’énergies renouvelables telles que le solaire. Si les électrodes en silicium sont très prometteuses grâce à leurs propriétés semi-conductrices, les anodes en silicium se corrodent et se désactivent très rapidement. Le silicium réagit en effet dans les solutions aqueuses pour produire une couche de silice, un matériau isolant qui finit par empêcher l’électrolyse. Alors que de nombreuses équipes tentent d’élaborer des couches fines de matériaux protecteurs laissant passer le courant, des chercheurs de l’Institut des sciences chimiques de Rennes (CNRS/INSA Rennes/ENSC Rennes/Université Rennes 1) et du synchrotron SOLEIL proposent une solution plus simple et moins coûteuse.
L’ajout de nanoparticules de nickel à la surface du silicium protège en effet l’anode, tout en maintenant 80 % du semiconducteur en contact avec la solution aqueuse. Cette méthode ouvre une nouvelle voie pour démocratiser l’utilisation du silicium, abondant et peu coûteux, comme matériau de base des feuilles artificielles : l’apport initial en énergie peut provenir des cellules photoélectrochimiques qui convertissent les photons en charges électriques.
Financement : Projet ANR JCJC EASi-NANO, ANR-16-CE09-0001-01
Référence
Kiseok Oh, Cristelle Mériadec, Benedikt Lassalle-Kaiser, Vincent Dorcet, Bruno Fabre, Soraya Ababou-Girard, Loïc Joanny, Francis Gouttefangeas et Gabriel Loget
Elucidating the Performance and Unexpected Stability of Partially Coated Water-Splitting Silicon Photoanodes
Energy & Environmental Science – Juin 2018
DOI: 10.1039/C8EE00980E