Le système de photosynthèse artificielle produit de l’acide formique à partir de dioxyde de carbone et d’eau. L’image de droite présente l’électrolyseur unique développé par l’équipe. Crédit : Université métropolitaine d’Osaka
Des chercheurs de l’Université métropolitaine d’Osaka ont mis au point un système de photosynthèse artificielle capable de produire des carburants solaires de manière plus stable grâce à l’intégration d’un composant chimique autorégulé directement dans l’électrolyseur. Ce nouveau dispositif ne nécessite pas de système de contrôle par batterie, ce qui permet de supprimer un élément coûteux habituellement associé à ces systèmes. L’étude est publiée dans la revue EES Solar .
À l’instar de sa version naturelle, la photosynthèse artificielle utilise la lumière du soleil pour convertir l’eau et le dioxyde de carbone en carburants utiles tels que l’acide formique.
Dans les systèmes de photosynthèse artificielle, l’électrolyseur joue un rôle central en convertissant l’électricité produite par les cellules solaires en énergie chimique qui peut être stockée comme carburant sous forme d’acide formique.
Pour garantir un fonctionnement optimal de cette conversion d’énergie malgré les variations d’ensoleillement, de nombreux systèmes utilisent la technique MPPT (Maximum Power Point Tracking), une méthode de contrôle qui ajuste en continu la tension et le courant afin de maximiser la production d’énergie des cellules solaires. Cependant, les systèmes MPPT nécessitent généralement des batteries ou des composants électroniques supplémentaires pour stabiliser le flux d’énergie, ce qui augmente le coût et la complexité de l’ensemble du système.
Une équipe de recherche dirigée par le professeur associé Yasuo Matsubara et le professeur Yutaka Amao du Centre de recherche sur la photosynthèse artificielle de l’Université métropolitaine d’Osaka, en collaboration avec Iida Group Holdings Co., Ltd, a repensé le système en y intégrant un électrolyte solide spécifique. Dans ce nouveau système, l’électrolyseur assure automatiquement la fonction MPPT, éliminant ainsi le besoin de batteries.
Au lieu d’utiliser des composants électroniques externes, des batteries et des convertisseurs pour assurer le bon fonctionnement de la cellule solaire, l’électrolyseur ajuste de manière autonome son propre comportement électrique grâce à ses propriétés thermiques et d’impédance .
« Avec l’augmentation de la luminosité, l’électrolyseur chauffe naturellement. Le système est conçu de telle sorte que cet échauffement entraîne une diminution de la résistance électrique, facilitant ainsi la circulation du courant », explique le professeur Amao. « Le système ajuste donc automatiquement son comportement électrique. »
« Ce comportement autorégulé contribue à stabiliser la production de carburant tout au long de la journée et automatise le système, tout en réduisant la dépendance aux batteries et aux composants externes coûteux », a-t-il ajouté.
Lorsque l’équipe a testé un dispositif intégrant cette technologie, celui-ci a produit de manière stable de l’acide formique à partir d’eau et de CO2 dans des conditions réelles d’ensoleillement, même lorsque l’intensité lumineuse fluctuait.
« Nous étions confiants quant à son succès, car nous avions déjà présenté ces recherches lors de l’exposition « Pavillon commun du groupe Iida × Université métropolitaine d’Osaka » dans le cadre de l’Osaka Kansai Expo 2025 », a déclaré le professeur Matsubara.
« Ce système a permis de générer suffisamment d’acide formique pour alimenter un diorama miniature dans le pavillon, démontrant ainsi son potentiel en tant que système de photosynthèse artificielle efficace qui pourrait potentiellement être utilisé pour alimenter des appareils dans nos maisons. »
https://www.omu.ac.jp/en/info/research-news/entry-112521.html
