Les Défis du CEA n°241 jui/aoû 2020
Les Défis du CEA n°241 jui/aoû 2020
  • Prix facial : gratuit

  • Parution : n°241 de jui/aoû 2020

  • Périodicité : mensuel

  • Editeur : CEA

  • Format : (200 x 255) mm

  • Nombre de pages : 36

  • Taille du fichier PDF : 3 Mo

  • Dans ce numéro : dossier énergies, pour un mix décarboné.

  • Prix de vente (PDF) : gratuit

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12 EURÊKA PHOTOSYNTHÈSE ARTIFICIELLE De l’hydrogène en mode bio-inspiré L’hydrogène est un des piliers de la transition énergétique. Encore faut-il pouvoir le produire sans émettre de CO 2 et à moindre coût. Pour cela, des chercheurs du CEA-Irig préparent des dispositifs photoélectrochimiques innovants, en s’inspirant de la photosynthèse. PAR SYLVIE RIVIÈRE L’hydrogène est le carburant propre par excellence  : sa combustion ne produit que de l’eau et de l’énergie ! Seulement voilà, sa production, essentiellement réalisée à partir de gaz naturel, est largement émettrice de CO 2. D’autres méthodes moins polluantes existent, comme la conversion des surplus d’électricités solaire et éolienne en hydrogène par électrolyse de l’eau, résolvant du même coup la question du stockage de ces énergies intermittentes. Mais ces procédés restent pour le moment très coûteux. Une alternative serait de s’inspirer de la nature, en transformant directement de l’eau en hydrogène grâce à l’énergie solaire, à la manière d’une photosynthèse. C’est l’idée développée par des chercheurs du CEA-Irig, en collaboration avec l’Institut Néel et l’EPFL 1. De fer et de cuivre La photocathode qu’ils construisent repose sur une architecture hybride, associant un semi-conducteur composé de fer et de cuivre, et un catalyseur moléculaire inspiré d’une enzyme naturelle, indispensable à la réaction chimique produisant l’hydrogène. Au niveau du semi-conducteur, l’énergie des photons (lumière) absorbés vient déplacer des électrons, pour les pousser directement vers le catalyseur. Là, électrons et protons se combinent, deux par deux, pour former de l’hydrogène. Rappelons en effet qu’il faut deux électrons et deux protons pour élaborer une molécule d’hydrogène. « Pour que le système fonctionne, il faut encore lui adjoindre une photoanode qui va oxyder l’eau, produisant de l’oxygène (O 2) et fournissant les électrons et protons nécessaires à la production d’hydrogène au niveau de la cathode. Le tout formera un assemblage photoélectrochimique complet », précise Cristina Tapia, post-doctorante au CEA-Irig et colauréate 2018 de l’appel à projet Mogpa (voir focus). Vers une révolution technologique « Avec ces matériaux hybrides et ce concept de photosynthèse artificielle, nous sommes sur une technologie de rupture, encore au stade de la recherche fondamentale. Si le modèle fonctionne, ses performances sont encore modestes et nous sommes loin du passage à l’échelle industrielle. Les premiers débouchés n’émergeront pas avant 20 à 30 ans », prévient la chimiste. Il n’empêche. Ces prototypes compacts, non polluants et bon marché, élaborés avec des éléments présents en quantité abondante dans la croûte terrestre (cuivre, fer, etc.) laissent espérer une production à bas coût de carburant à partir d’énergie solaire ! Ils permettraient par la même occasion d’accroître notre indépendance énergétique. Une approche tout à fait dans l’air du temps… Duc Nguyen Ngo FOCUS LES DÉFIS DU CEA #241 Le programme Make Our Planet Great Again (Mopga) Make Our Planet Great Again est une initiative du président de la République, Emmanuel Macron, lancée le 1er juin 2017 suite à la décision des États-Unis de sortir de l’Accord de Paris sur le climat. C’est un appel à toutes les bonnes volontés à se mobiliser et à rejoindre la France pour mener la lutte contre le réchauffement climatique. LEXIQUE Électrolyse Décomposition de la molécule d’eau (H 2 O) en oxygène (O 2) et hydrogène (H 2). Photosynthèse Réaction chimique de production de biomasse et d’oxygène, à partir d’eau, de CO 2 et d’énergie lumineuse. Proton Particule chargée positivement, constituant du noyau de l’atome. 1. École polytechnique fédérale de Lausanne. ← Ci-contre Photo-électrode à base d’oxyde métallique pour la production d’hydrogène (bulles). CEA-Irig Institut de recherche interdisciplinaire de Grenoble.
MAKING-OF COULISSES D’UN PROJET... ee.**Ire.. *111 », -..fri9 « 11.1 erf.1 11/.e.. Mini caméra gamma-neutrons Nous en parlions en juin 2018  : Nanopix, la plus petite caméra gamma « à masque codé » au monde venait d’être mise au point. Notamment pour répondre aux besoins d’Orano de cartographier les cellules blindées de son usine de retraitement du combustible nucléaire à la Hague. Depuis, l’équipe du CEA-List. a poursuivi les optimisations pour livrer une nouvelle génération de caméra, autonome et intelligente. Elle développe également une version hybride  : en plus de localiser à distance des sources radioactives émettrices de rayonnements gamma Nanopix pourra détecter des neutrons. Objectif  : identifier les zones à risques lors d’interventions de maintenance ou du démantèlement d’installations. REPORTAGE RÉALISÉ PAR AUDE GANIER ET CYRILLE DUPONT (PHOTOS) → 13



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