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Production d'hydrogène solaire: défis et progrès

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Description

Cette séance de cours traite de la vision de l'hydrogène en tant qu'élément clé de la neutralité carbone d'ici 2050, soulignant l'importance de la technologie de production d'hydrogène vert. Il couvre diverses méthodes de production d'hydrogène solaire, y compris les approches photoélectrochimiques et d'électrolyse PV, mettant en évidence l'efficacité, le coût et la complexité des différents systèmes. La présentation présente les progrès les plus récents dans la production d'hydrogène solaire, depuis les appareils de laboratoire jusqu'aux démonstrations à grande échelle, pour relever des défis tels que la stabilité, l'efficacité et l'évolutivité. La séance de cours explore également des techniques innovantes comme l'impression à jet d'encre pour fabriquer de grandes photoélectrodes et des systèmes intégrés PV-EC pour un partage efficace de l'eau.

Source officielle

Proximité ontologique

Génie énergétique

Combustible: Filière hydrogène

Concepts associés (32)

Production d'hydrogène

La production d'hydrogène, ou plus exactement de dihydrogène, est en grande majorité réalisée par extraction chimique depuis des combustibles fossiles, principalement du méthane, du charbon et de coupes pétrolières. La production de dihydrogène par cette voie présente l'avantage d'un coût compétitif, mais l'inconvénient d'être à l'origine d'émissions de non biogénique, qui dépassent généralement dix kilogrammes de par kilogramme d'hydrogène produit.

Économie hydrogène

Léconomie hydrogène ou économie de l'hydrogène est le modèle économique dans lequel le dihydrogène (de formule chimique ) servirait de vecteur d'énergie commun pour mutualiser les différents types de production d’énergie et pallier le problème de l’intermittence des énergies renouvelables. Ce principe est envisagé pour la première fois par Jules Verne en 1874, puis de façon plus détaillée par John Burdon Sanderson Haldane en 1923, et l'Allemagne nazie l'utilise pour produire des combustibles synthétiques à partir du charbon.

Hydrogène vert

vignette|upright=1.5|Schéma de production et de consommation d'hydrogène vert (l'éolienne représente la production d'électricité décarbonée). L'hydrogène vert est le dihydrogène produit : au sens large (on parle alors aussi d'hydrogène propre), de manière décarbonée, sans libération significative de gaz à effet de serre (dans ce sens il inclut l'hydrogène jaune, rouge, bleu, turquoise, orange ou blanc) ; au sens restreint, par électrolyse de l'eau, à partir d'une source d'énergie renouvelable, ou d'une source bas carbone (énergie renouvelable ou nucléaire), selon les définitions.

Craquage de l'eau

Le craquage de l'eau est un processus aboutissant à la dissociation de l'hydrogène et de l'oxygène de l'eau, atomes composant la molécule d'eau , par thermolyse, électrolyse ou radiolyse. La réaction thermochimique commence à haute température (entre ) pour devenir complète vers . Le bilan de la décomposition d'une molécule d'eau ci-après : H2O → H2 + O2 s'établit comme suit, pour une mole d'eau : comme la molécule d'eau H2O est constituée de deux liaisons O-H dont chacune a une énergie molaire de , leur rupture absorbe ; la recomposition des molécules de dihydrogène gazeux produit un apport d'énergie : 2 H → H2 + ; la recomposition du dioxygène libère quant à elle : 2 O → O2 + , soit par mole d'eau initiale.

Biohydrogen

Biohydrogen is H2 that is produced biologically. Interest is high in this technology because H2 is a clean fuel and can be readily produced from certain kinds of biomass, including biological waste. Furthermore some photosynthetic microorganisms are capable to produce H2 directly from water splitting using light as energy source. Besides the promising possibilities of biological hydrogen production, many challenges characterize this technology. First challenges include those intrinsic to H2, such as storage and transportation of an explosive noncondensible gas.

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