Des scientifiques de Gabès conçoivent un nouveau système de production d’hydrogène vert

Des scientifiques de l’université de Gabès ont conçu un système de production d’hydrogène vert (H2) alimenté par des panneaux photovoltaïques et ont testé l’impact de la qualité de l’eau et de l’orientation du panneau photovoltaïque sur les niveaux de production d’H2. Leurs conclusions suggèrent que l’orientation des panneaux photovoltaïques est le paramètre le plus critique, bien que la qualité de l’eau joue également un rôle majeur, rapporte la plateforme mondiale de référence  sur l’énergie solaire PV Magazine.   .

« La littérature scientifique démontre clairement que des facteurs tels que la conception des panneaux photovoltaïques, les matériaux utilisés pour les électrodes des électrolyseurs et le type d’électrolyte influencent de manière significative l’efficacité des systèmes de production d’hydrogène vert », explique l’équipe. « Néanmoins, peu d’attention a été accordée à l’examen de la façon dont la qualité de l’eau affecte le taux de production d’hydrogène vert.

Le dispositif expérimental des universitaires utilisait un panneau solaire polycristallin d’une puissance de 265 W et d’un rendement de 16 %. La puissance et la tension maximales nécessaires à l’électrolyseur étant de 85 W et 9,3 V, un régulateur de tension a été utilisé. Le générateur d’hydrogène a produit le gaz à l’aide d’une cellule à membrane d’échange de protons (PEM).

L’impact a été testé pendant quatre jours d’été en 2023 dans la ville de Gabès, située sur la côte tunisienne. Pour tester les effets de l’orientation du système photovoltaïque, l’équipe a comparé deux configurations. Dans l’une, l’angle était basé sur le positionnement optimal des panneaux solaires pour Gabès, soit 34◦. La seconde configuration comportait un panneau photovoltaïque réglable manuellement, capable de suivre le soleil pour maximiser l’irradiation solaire.

Les deux configurations ont été testées avec de l’eau déminéralisée et de l’eau distillée. L’eau déminéralisée avait une teneur en ions de 0 à 1 partie par million (ppm) et des sels minéraux en quantité inférieure à 10 mg/L. L’eau distillée, quant à elle, avait une teneur en ions de 0 à 1 partie par million (ppm). L’eau distillée, quant à elle, contient 1 ppm d’ions et près de 0 mg/L de sels minéraux.

Une hausse de 45% de la production d’hydrogène

« Une orientation variable du panneau photovoltaïque a permis d’augmenter la production d’hydrogène à partir d’eau distillée de plus de 45 % par rapport à un panneau photovoltaïque fixe », soulignent les chercheurs. « En outre, la qualité de l’eau joue un rôle important dans la production d’hydrogène vert. L’eau distillée a augmenté le taux de production d’hydrogène de plus de 10 % dans le cas d’une configuration variable du panneau photovoltaïque, par rapport à l’eau déminéralisée ».

Ils ont également constaté qu’avec un panneau photovoltaïque à orientation variable, le générateur d’hydrogène a un rendement allant de 32 % à 62 % en utilisant de l’eau déminéralisée et de 45 % à 65 % avec de l’eau distillée. Avec un panneau photovoltaïque fixe, l’efficacité varie de 8 % à environ 55 % avec de l’eau déminéralisée et de près de 9 % à 61 % avec de l’eau distillée.

« Il convient de noter que l’eau distillée, qui contient moins de contaminants résiduels, permet une meilleure production d’hydrogène que l’eau déminéralisée. Cependant, son impact sur l’environnement est plus important car le processus de distillation peut être énergivore, ce qui affecte le coût de production dans les applications à grande échelle et à long terme », ont souligné les universitaires.

Le système a été présenté dans « Experimental assessment of the effects of water quality and PV panel orientation on green hydrogen production » (Évaluation expérimentale des effets de la qualité de l’eau et de l’orientation des panneaux photovoltaïques sur la production d’hydrogène vert), publié dans l’International Journal of Thermofluids.