Interview de Frédéric Vidal, responsable de la plateforme LUMA à INES

Pourquoi développer cette technologie alors que les panneaux photovoltaïques associés à l'électrolyse de l'eau fabriquent déjà de l'hydrogène solaire ?

Frédéric Vidal : Par définition, la recherche explore de nouvelles voies. Et en matière d'hydrogène, il vaut mieux prévoir de disposer de plusieurs modes de production. D'ailleurs, Engie nous accompagne via un projet ANR, alors que nous sommes à un stade amont ; signe que pour eux, industriels de l'énergie, il y a un enjeu.

De plus, les premiers essais en laboratoire montrent des rendements de conversion de 5 à 10%. C'est peu par rapport au photovoltaïque de 2025 (20% ou plus), mais prometteur. Enfin, on imagine à la fois des panneaux de plusieurs mètres carrés dédiés à cette production d'hydrogène, et des panneaux photovoltaïques multifonctions : production d'électricité, de chaleur, d'hydrogène… Les deux scénarios méritent d'être creusés.

Comment fonctionneraient ces photo-électrolyseurs ?

FV : Prenons l'exemple des cellules de 25 cm² réalisées pour le projet européen FreeHydroCell, auquel nous participons. Elles sont constituées d'une plaque de verre recouverte d'un dépôt conducteur transparent, puis de photo électrodes transparentes. L'ensemble est plongé dans une solution aqueuse. La photo-anode, exposée au soleil, produit un dégagement d'oxygène. La photo-cathode, sur l'autre face, utilise le rayonnement résiduel pour produire un dégagement d'hydrogène.

Quels sont les défis à relever pour développer cette technologie ?

FV : D'abord, les matériaux d'électrode. Le dioxyde de titane employé aujourd'hui a une durée de vie limitée, et il faut trouver des alternatives. Ensuite, autour de la cellule, nous devons concevoir tout le photo-électrolyseur : quels dispositifs optiques pour exploiter au mieux le rayonnement solaire ? Comment gérer la distribution et l'écoulement du fluide où est immergée la cellule ? Comment évacuer les bulles de gaz, en particulier l'hydrogène qui pose des questions de sécurité ? Quid de la température et de la pression interne ? Etc.

Quelles compétences et équipements le Liten apporte-t-il à ce projet ?

FV : Nous concevons un prototype de photo-électrolyseur à partir de cellules fournies par nos partenaires de FreeHydroCell. Les expertises mobilisées : mécanique, thermique, fluidique, électrochimie, intégration système, Analyse du cycle de vie (ACV)… Et avec Engie, nous menons des analyses technico-économiques et nous réfléchissons aux procédés de fabrication : l'objectif est d'aboutir un jour à des produits industriels.

Vous êtes également responsables du banc d'essai qui évaluera les prototypes ?

​FV : Oui, nous avons déjà réalisé la partie fluides et le simulateur solaire, pour reproduire en intérieur toute la palette du rayonnement naturel grâce au PEPR LUMA. Le Liten dispose dans ce domaine d'une expertise unique. Nous prévoyons aussi, à plus long terme, des essais en extérieur sur notre zone d'essais Inca, dédiée à cet usage. Mais une étape à la fois ; pour l'instant, nous finalisons un premier photo-électrolyseur, doté d'une cellule de 25 cm².

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