Performances maximales pour la production solaire d’hydrogène
Production d’hydrogène solaire par photosynthèse artificielle

Les modèles esquissés dans ce document sont loin d’être suffisamment avancés par la communauté scientifique pour être appliqués à n’importe quel système photoréactif et pour prévoir des performances optimales avec une technologie associée et optimisée pour un catalyseur donné (conception inverse). De plus, il existe aujourd’hui énormément de systèmes photocatalytiques et de technologies différentes dont les performances varient de plus de deux ordres de grandeur, sans que, pour autant, les systèmes les moins performants (qui présentent souvent une durabilité plus intéressante à terme) manquent d’intérêt. Tenter de comparer et de discuter toutes les performances rapportées dans la littérature serait un travail titanesque, qui n’apporterait pas de conclusions nouvelles intéressantes, autres que celles qui ont été présentées en analysant les technologies ainsi que les verrous de la catalyse et de l’ingénierie au cours de cet article. Il est par contre intéressant de discuter dans une dernière partie des performances théoriques maximales (cinétiques et énergétiques) que ces technologies pourront sans doute approcher un jour. En effet, la thermodynamique, la thermocinétique et les connaissances de la ressource solaire à l’échelle du globe permettent facilement, à l’aide des relations générales présentées dans cet article, d’estimer les valeurs maximales des paramètres clés des modèles servant à calculer les vitesses de production d’hydrogène et les efficacités énergétiques ou exergétiques. Ces valeurs maximales sont également très utiles à connaître pour éviter, comme cela arrive régulièrement lors du développement de nouvelles technologies, que des marchands de rêve peu scrupuleux, mais très convaincants, n’annoncent des performances mirifiques qui dépassent de loin les limites de la physique. Il faut déjà bien garder à l’esprit que ces valeurs limites idéales passent sous silence des difficultés technologiques considérables (dans l’hypothèse déjà où un photocatalyseur efficace, stable et peu coûteux serait un jour découvert).

Tout d’abord, pour éviter d’avoir à discuter une infinité de solutions technologiques et de géométries différentes dans la recherche de surfaces spécifiques élevées a_light , il...