Une «découverte majeure» du MIT pourrait déclencher une révolution solaire


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oxygène-nocera.jpgDans un saut révolutionnaire qui pourrait transformer l'énergie solaire en une source d'énergie grand public, les chercheurs du MIT ont surmonté un obstacle majeur: comment stocker l'énergie à utiliser lorsque le soleil ne brille pas.

Jusqu'à présent, l'énergie solaire était une source d'énergie uniquement de jour, car le stockage de l'énergie solaire supplémentaire pour une utilisation ultérieure est prohibitif et extrêmement inefficace. Les chercheurs ont annoncé jeudi qu’en imitant le système de stockage d’énergie d’une usine, ils avaient trouvé un processus simple, peu coûteux et très efficace pour stocker l’énergie solaire.(À droite, le chercheur Daniel Nocera,photo de Donna Coveney)


Ne nécessitant rien d'autre que des matériaux naturels abondants et non toxiques, cette découverte pourrait débloquer la source d'énergie la plus puissante et sans carbone de toutes: le soleil. «C’est le nirvana de ce dont nous parlons depuis des années», a déclaré Daniel Nocera du MIT, professeur d’énergie Henry Dreyfus au MIT et auteur principal d’un article décrivant les travaux dans le numéro du 31 juillet de Science. «L'énergie solaire a toujours été une solution limitée et lointaine. Maintenant, nous pouvons sérieusement penser à l'énergie solaire comme illimitée et bientôt. »



Inspiré de la photosynthèse réalisée par les plantes, ce processus sans précédent permettra d’utiliser l’énergie du soleil pour diviser l’eau en hydrogène et oxygène. Plus tard, l'oxygène et l'hydrogène peuvent être recombinés à l'intérieur d'une pile à combustible, créant de l'électricité sans carbone pour alimenter votre maison ou votre voiture électrique, de jour comme de nuit.


L'élément clé du processus est un nouveau catalyseur qui produit de l'oxygène gazeux à partir d'eau constituée de cobalt métallique, de phosphate et d'une électrode. Lorsque l'électricité - qu'elle provienne d'une cellule photovoltaïque, d'une éolienne ou de toute autre source - traverse l'électrode, le cobalt et le phosphate forment un film mince sur l'électrode et de l'oxygène gazeux est produit. Le système peut dupliquer la réaction de division de l'eau qui se produit pendant la photosynthèse. Lorsqu'un autre catalyseur est utilisé pour produire de l'hydrogène gazeux, l'oxygène et l'hydrogène peuvent être combinés à l'intérieur d'une pile à combustible, créant de l'électricité sans carbone pour alimenter une maison ou une voiture électrique, de jour comme de nuit.

Le nouveau catalyseur fonctionne à température ambiante, dans de l’eau à pH neutre, et il est facile à installer, a déclaré Nocera. «C’est pourquoi je sais que cela fonctionnera. C’est tellement facile à mettre en œuvre », a-t-il déclaré.

«Un pas de géant» pour l’énergie propre

La lumière du soleil a le plus grand potentiel de toutes les sources d’énergie pour résoudre les problèmes énergétiques du monde, a déclaré Nocera. En une heure, suffisamment de soleil frappe la Terre pour répondre aux besoins énergétiques de la planète entière pendant un an.


James Barber, un chef de file dans l'étude de la photosynthèse qui n'a pas participé à cette recherche, a qualifié cette découverte de «pas de géant» vers la production d'énergie propre et sans carbone à grande échelle.

«Il s'agit d'une découverte majeure avec d'énormes implications pour la prospérité future de l'humanité», a déclaré Barber, professeur Ernst Chain de biochimie à l'Imperial College de Londres. «L'importance de leur découverte ne peut être surestimée car elle ouvre la porte au développement de nouvelles technologies de production d'énergie, réduisant ainsi notre dépendance aux combustibles fossiles et s'attaquant au problème du changement climatique mondial.

'Juste le commencement'

Les électrolyseurs actuellement disponibles, qui séparent l'eau en électricité et sont souvent utilisés industriellement, ne sont pas adaptés à la photosynthèse artificielle car ils sont très coûteux et nécessitent un environnement très basique (non bénin) qui n'a pas grand-chose à voir avec les conditions dans lesquelles la photosynthèse fonctionne.

Davantage de travail d'ingénierie doit être fait pour intégrer la nouvelle découverte scientifique dans les systèmes photovoltaïques existants, mais Nocera a déclaré qu'il était convaincu que ces systèmes deviendraient une réalité.

«Ce n'est que le début», a déclaré Nocera, chercheur principal pour le projet Solar Revolution financé par la Fondation de la famille Chesonis et codirecteur du Centre Eni-MIT Solar Frontiers. «La communauté scientifique va vraiment fonctionner avec ça.»

Nocera espère que d'ici 10 ans, les propriétaires pourront alimenter leur maison à la lumière du jour grâce à des cellules photovoltaïques, tout en utilisant l'excès d'énergie solaire pour produire de l'hydrogène et de l'oxygène afin d'alimenter leur propre pile à combustible domestique. L'électricité par câble provenant d'une source centrale pourrait appartenir au passé.


Le projet fait partie de la MIT Energy Initiative, un programme conçu pour aider à transformer le système énergétique mondial pour répondre aux besoins de l'avenir et pour aider à construire un pont vers cet avenir en améliorant les systèmes énergétiques d'aujourd'hui. Ernest Moniz, directeur de MITEI, professeur Cecil et Ida Green de physique et de systèmes d'ingénierie, ont noté que «cette découverte dans le laboratoire de Nocera démontre que le passage de la transformation de notre système d'approvisionnement en énergie à un système basé sur les énergies renouvelables dépendra fortement de la science fondamentale de la frontière.

Le succès du laboratoire Nocera montre l'impact d'un mélange de sources de financement - gouvernements, philanthropie et industrie. Ce projet a été financé par la National Science Foundation et par la Chesonis Family Foundation, qui a donné au MIT 10 millions de dollars ce printemps pour lancer le Solar Revolution Project, dans le but de déployer à grande échelle l'énergie solaire d'ici 10 ans.