Hydrogene propre a partir du reformage photo(thermo)catalytique solaire de composés derivés de la biomasse en phase vapeur – CLYOSPHERE

CLYOSPHERE est basé sur la mise en œuvre de nouveaux photo(thermo)catalyseurs et de nouveaux concepts de réacteurs solaires basés sur des configurations de concentrateur parabolique composé (CPC) pour le photo(thermo)reformage solaire d'une solution aqueuse de matières organiques dérivées de la biomasse afin de produire de l'hydrogène propre avec des rendements de conversion élevés. CLYOSPHERE démontrera que l'oxydation partielle simultanée des composés organiques des déchets est plus efficace et plus durable que les solutions photocatalytiques actuelles basées sur la division globale de l'eau pour produire de l'hydrogène vert et abordable en utilisant la lumière solaire.

Pour atteindre cet objectif, CLYOSPHERE développera de nouveaux photo(thermo)catalyseurs à base de semi-conducteurs (Nb2O5, C3N4, TiO2, ZnO, etc.) et de leurs hétérostructures (mélanges) capables d'absorber dans l'UV, le Vis et L'irradiation solaire IR, combinée à des nanoparticules de métaux non précieux présentant un effet plasmonique et immobilisées dans des corps de carbone poreux 3D - des matériaux dotés de fortes caractéristiques d'absorption de la lumière et de conductivité thermique - à l'intérieur du photo-réacteur, permettant également une architecture à flux continu parfaite avec une absorption solaire maximisée. Cette configuration permettra de concentrer l'irradiation solaire, pour atteindre des températures d'environ 30°C. 150-200 °C. Ainsi, le photo(thermo)reformage de la solution aqueuse de composés dérivés de la biomasse pour obtenir de l'hydrogène propre s'effectuera sous une alimentation continue de la solution liquide qui sera instantanément vaporisée à l'intérieur du réacteur (reformage en phase vapeur). Après optimisation du réacteur et des catalyseurs, des essais de photo-reformage seront effectués avec des solutions aqueuses de déchets de composés organiques dérivés de la biomasse (par exemple, eaux usées d'huileries, glycérol issu du traitement de la biomasse) dans des conditions d'irradiation extérieure au flux photonique moyen atteignant le sud de l'Europe (Sicile dans le sud de l'Italie).

Alors que certaines études dans la littérature ont signalé que l'efficacité de la STH soit plus de 9% de division d'eau sous la lumière solaire concentrée en utilisant principalement des matières premières critiques et / ou des métaux précieux, les attentes de CLYOSPHERE sur la production solaire d’hydrogène avec des photocatalyseurs à base de métaux non-précieux se basent sur nos études précédentes à l'échelle de laboratoire à l'aide de photocatalyseurs hybrides de nitrure de carbone dans des réacteurs non optimisés. L'optimisation de nouveaux catalyseurs photo (thermo) avec des photo-réacteurs adéquats devrait pousser la cible de photocatalyse solaire au-delà de 5 à 10%. Grâce au savoir-faire des partenaires en photo-réactions solaires (UNIPA, CSIC), synthèse des matériaux et photocatalyse (UNIPA, CNRS, CSIC), et l'expertise du PME (APRIA) sur la conception et le développement de nouveaux concepts dans Photo(Thermo)réacteurs, CLYOSPHERE a la coopération interdisciplinaire nécessaire pour valider la technologie proposée.