Des molécules capables de capter l‘énergie solaire… et de la restituer à la demande. Tel est le résultat de travaux présentés fin septembre dans la revue Chemical Science par des chercheurs du CNRS et de l’ENS Paris-Saclay. Si l’aspect stockage est déjà connu et exploré par d’autres laboratoires à travers le monde, cette étude apporte plusieurs avancées.
«Nous avons d’abord travaillé sur une nouvelle catégorie de molécules photochromes et démontré qu’elle est exploitable pour le stockage d’énergie solaire, détaille Léa Chocron, doctorante en chimie au Laboratoire Photophysique et photochimie supramoléculaires et macromoléculaires (PPSM). Ensuite, et c’est l’apport principal de nos travaux, nous avons démontré l’efficacité de l’utilisation d’un acide pour jouer le rôle de catalyseur, qui permet d’activer une restitution "à la demande" de la chaleur. Enfin, nous avons décrypté ce mécanisme, ce qui signifie qu’il va pouvoir être utilisé pour d’autres molécules et que nous sommes en capacité de déterminer dans quelles conditions on peut augmenter l’efficacité du système.»
Des milliers de cycles de charge et de décharge d'énergie
Recourir à un catalyseur acide est une voie plus prometteuse que les catalyseurs métalliques, étudiés dans d’autres laboratoires, assurent les chercheurs du PPSM. «Le problème du catalyseur métallique est qu’il doit être ajouté une fois l’énergie stockée pour enclencher la restitution de la chaleur puis il doit être retiré du système si l’on veut enclencher un nouveau cycle de charge, explique la première auteure de l’étude. Sans oublier les problèmes environnementaux posés par l’utilisation de métaux.»
Face à ces inconvénients, la voie explorée par le PPSM présente plusieurs atouts. «L’acide est très simple à utiliser et à neutraliser avec une base pour obtenir de l’eau, donc on n’a pas besoin de le sortir du système, décrit Léa Chocron. Avec un tel catalyseur, on peut imaginer faire des milliers de cycles de charge et de décharge sans avoir à changer de fluide et sans générer de polluants. Et c’est un vrai système à la demande : on peut démarrer la restitution de chaleur quand on veut et l’arrêter en cours de route si on ne souhaite pas vider tout le stock d’énergie accumulé dans les molécules.»
Si l’efficacité du système est encore à améliorer – notamment au niveau du rendement de la conversion de l'énergie en chaleur – les chercheurs imaginent de premières applications possibles dans les bâtiments d'ici à 10 à 15 ans. Il s’agirait d'un chauffage solaire fonctionnant grâce à des molécules circulant dans de l’eau. Un système passif et sans émission carbone.
