La production de carburants solaires, et en premier lieu l’hydrogène, est un objectif affiché dans le cadre de la transition écologique. Les procédés photo-électrochimiques offrent une solution pour produire de l’hydrogène vert à partir d’eau et d’énergie solaire de manière décentralisée mais il faut encore améliorer leurs performances et leur coût qui limitent l’exploitation de ces systèmes à grande échelle.

En collaboration avec des chercheurs de l’Université de Science et Technologie de Hanoï (Vietnam), des chercheurs de l’Irig ont développé une feuille artificielle basée sur un cœur photovoltaïque (cellule silicium triple junction) en développant un procédé photochimique permettant de déposer en une étape et à partir d’un unique précurseur, les deux catalyseurs qui réalisent le dégagement d’hydrogène et l’oxydation de l’eau sur les deux faces de la feuille artificielle. Le dispositif monolithique est capable, lorsqu’il est plongé dans un milieu salé neutre, de convertir l’énergie solaire en hydrogène avec un rendement de 2 %.

L’optimisation de ces performances passe maintenant par une meilleure compréhension des phénomènes limitant les étapes de conversion et la mesure des paramètres de catalyse sur chacune des deux faces de la feuille artificielle. Les chercheurs de l’Irig ont ainsi instrumenté la cellule de manière à pouvoir mesurer de manière indépendante le potentiel électrochimique de fonctionnement de chacun des catalyseurs, le courant parcourant la cellule et de quantifier la production d’hydrogène. Une telle caractérisation operando a permis de mettre en lumière l’impact des défauts des couches de protection de la cellule triple jonction de cœur et de proposer des pistes pour l’optimisation de la feuille artificielle.