Brevet FR3141947A1 — publié le 20240517

TITRE DE L’INVENTION : CELLULE D’ÉLECTROLYSE PHOTO-ASSISTÉE À BOÎTIER CONDUCTEUR ET ÉLECTROLYSEUR LA COMPORTANT La cellule d’électrolyse photo-assistée (80) comporte au moins, dans un boîtier (85) comportant une fenêtre (49) partiellement transparente à la lumière et renfermant de l’électrolyte : - une première électrode (43) constituée d’une cathode ou une anode, et - une photoélectrode (61) constituée d’une photoanode ou d’une photocathode, respectivement, positionnée sur ladite fenêtre ou entre ladite fenêtre et ladite première électrode ; cellule d’électrolyse dans laquelle : - au moins une partie de la face interne du boîtier est électriquement conductrice et constitue une électrode, parmi la première électrode, la photoélectrode ou une électrode supplémentaire (46) distincte de première électrode et de la photoélectrode. Figure pour l’abrégé : figure 6 CELLULE D’ÉLECTROLYSE PHOTO-ASSISTÉE À BOÎTIER CONDUCTEUR ET ÉLECTROLYSEUR LA COMPORTANT Domaine technique de l’invention La présente invention concerne une cellule d’électrolyse photo-assistée à boîtier conducteur et un électrolyseur la comportant. La présente invention s’applique, en particulier, au domaine de l’électrolyse de l’eau en milieu alcalin photo-assistée pour fournir de l’hydrogène. État de la technique L’émergence de l’hydrogène vert comme vecteur énergétique devient une réalité. Dans la perspective d’une industrie décarbonée, plusieurs usages de cette molécule sont possibles, de l’industrie de la mobilité au stockage de l’électricité intermittente en passant par les carburants verts pour les secteurs industriels. L’hydrogène vert est produit par reformage de biogaz et/ou électrolyse de l’eau à l’aide d’une électricité à faible/zéro teneur en carbone. Dans ce dernier procédé, l’utilisation d’un électrolyseur permettant la conversion de l’énergie électrique en énergie chimique par la production de molécules de dihydrogène entraîne le besoin d’une grande quantité d’énergie pour surmonter les pertes dues aux exigences de production élevées. L’électrolyse de l’eau est considérée comme la principale technologie permettant de produire de l’hydrogène vert. Le processus lui-même présente le principal avantage d’être exempt de toute émission de gaz à effet de serre (GES), pour autant qu’il soit alimenté par de l’électricité renouvelable. Ainsi, la majeure partie de l’empreinte carbone de l’hydrogène produit par électrolyse est liée à l’empreinte carbone de l’électricité. Pour atteindre l’hydrogène vert, on peut viser l’utilisation exclusive d’une électricité verte. L’assistance solaire permet d’aller dans ce sens. Dans certains cas, un dispositif photovoltaïque (PV) assiste le processus d’électrolyse. La partie PV est composée d’un photo-absorbeur qui génère un flux électrique pour alimenter l’électrolyseur. Le principe de base de l’électrolyse de l’eau repose sur l’utilisation d’une tension électrique suffisante pour dissocier la molécule d’eau (H 2 O) en oxygène O 2 et en hydrogène H 2 , une réaction non favorable thermodynamiquement. Pour ce faire, l’utilisation d’électrodes placées dans un milieu aqueux est nécessaire. Dans le cadre de la production d’hydrogène de haute pureté, ce milieu (également appelé « électrolyte ») est composé d’espèces ioniques alcalines qui facilitent le transfert de masse (OH - ) entre les électrodes. Le procédé est ainsi, plus précisément appelé « électrolyse alcaline » de l’eau. L’utilisation de la tension permet une réaction d’oxydation du côté de l’anode (équation 1, ci-dessous) qui génère l’oxygène O 2 , d’une part, et une réaction de réduction du côté de la cathode (équation 2, ci-dessous) qui génère l’hydrogène H 2 , d’autre part. La réaction globale est également indiquée dans l’équation (3) : Comme alternative à l’utilisation de panneaux photovoltaïques, il a été conçu des technologies où le photo-absorbeur est directement l’une des électrodes de l’électrolyseur (ou les deux). On appelle cette électrode photo-électrode. Ainsi, afin de réduire la consommation totale d’électricité du système, des matériaux spécifiques peuvent être mis en œuvre à l’intérieur de la cellule d’électrolyse afin de remplacer une partie de l’énergie électrique du réseau par une autre source d’énergie telle que la lumière du soleil. L’approche consiste à utiliser des matériaux semi-conducteurs qui permettent la génération de charges électriques sous influence de la lumière solaire (charge négative e - et charge positive h + ). Ces charges sont transférées : la charge négative e - vers la cathode, pour augmenter la production d’hydrogène, selon l’équation de réaction (2) et la charge positive h + vers l’anode pour réaliser une réaction d’oxydation supplémentaire, selon l’équation de réaction (1). En considérant un taux de production d’hydrogène H 2 constant, l’utilisation de ces matériaux semi-conducteurs, à titre de "photoanode", pour assister le processus d’électrolyse alcaline permet de réduire l’apport total d’électricité nécessaire et donc de réduire le coût de production de la molécule d’hydrogène H 2 . Ce procédé est appelé "électrolyse alcaline photo-assistée". On observe, en , une cellule d’électrolyse alcaline photo-assistée 10 de l’art antérieur, comportant une anode 11, une cathode 12, une photoanode 13, un générateur électrique 14 et une source de lumière 15, typiquement le soleil. Par rapport à une cellule d’électrolyse alimentée par des panneaux photovoltaïques, on évite l’étape de conversion de l’énergie solaire en électricité. Cela permet de produire la même quantité d’hydrogène tout en réduisant l’apport d’électricité à l’électrolyseur. De plus, l’irradiation solaire directe de la cellule d’électrolyse favorise la réaction par apport de chaleur, comme démontré ci-dessous. Théoriquement, le potentiel qui doit être appliqué à la cellule électrochimique dans ce cas, dans des conditions de température normales, pour rompre les liaisons entre les molécules d’eau est donné par l’équation (4) : Formule dans laquelle E cat est la tension à la cathode et E an la tension à l’anode. Cependant, en raison de la non-idéalité liée à la création d’entropie, des contributions résistives des différents matériaux notamment, le potentiel total appliqué doit être plus élevé que ce qu’indique la formule (4). La surtension qui en résulte peut être calculée à l’aide des équations de Butler-Volmer et de Nernst, mais en général, elle ne dépasse pas 17% de la tension totale. Cette dernière est donc principalement influencée par E°, qui est liée à l’énergie libre de Gibbs selon l’équation (5), et donc à la température, comme le dicte la deuxième loi de la thermodynamique (6) : Formules dans lesquelles : n est le nombre d’électrons transférés pour produire une molécule de H 2 (dans ce cas, ce nombre est de deux), F est la constante de Faraday, et Δ r H et Δ r S sont respectivement l’enthalpie et l’entropie créées par la réaction. Pour calculer la variation de ΔrG° en fonction de la température, il faut d’abord considérer les équations suivantes (7) et (8), données par la loi de Hess : Pour chacun des composants énumérés ci-dessus, hydrogène H 2 , Oxygène O 2 , et eau H 2 O, l’enthalpie et l’entropie de la réaction à une température T peuvent être calculées selon les équations (9) et (10) : Formules dans lesquelles ΔrH° et ΔrS° sont respectivement l’enthalpie et l’entropie du composant à 298 K (soit 25 °C). H(T) et S(T) estiment la variation de l’enthalpie et de l’entropie due à un changement de température. Elles peuvent être calculées à l’aide des lois thermodynamiques (11) et (12) : Les capacités thermiques à différentes températures pour les différents composants peuvent être calculées selon les modèles proposés par l’Institut NIST dans la publication « M. W. Chase, NIST-JANAF Themochemical Tables, Fourth Edition, 1-1951 (1998) ». En appliquant ces modèles, l’enthalpie et l’entropie à la température donnée peuvent être estimées. A 25°C, soit 298 K, et à la pression atmosphérique, l’énergie libre de Gibbs est estimée à : A une température donnée de 60°C, soit 333,15 K (qui est facilement atteinte sous l’éclairage solaire) et à la pression atmosphérique, l’énergie libre de Gibbs est estimée à : La représente, selon une courbe 20, l’énergie libre de Gibbs, exprimée en kJ.mol -1 en fonction de la température exprimée en °C. L’augmentation de la température de la cellule de photo-électrolyse diminue donc l’énergie libre de Gibbs exprimée en kJ. Par conséquent, appliquer une tension globale plus faible qu’à température ambiante suffit pour scinder la molécule d’eau. De plus, la température peut également décrire les vibrations et les mouvements moléculaires d’un système, ce qui signifie qu’à une température élevée, davantage de molécules et d’ions de l’électrolyte entrent en collision, ce qui améliore le passage du courant dans l’électrolyte. Comme mentionné précédemment, pour séparer l’eau en hydrogène et en oxygène, la tension appliquée doit être supérieure aux 1,23 eV théoriquement nécessaires à la réaction. En dehors des considérations thermodynamiques, le principal facteur affectant fortement les réactions d’électrolyse est la somme de toutes les contributions résistives dans la cellule de photo-électrolyse. Dans les solutions existantes, l’électricité nécessaire à l’électrolyse verte provient de la seule conversion de l’énergie solaire. Cependant, en raison des pertes dans le processus, une grande quantité d’énergie est nécessaire pour réaliser l’électrolyse de l’eau avec des performances suffisantes. Cet apport énergétique nécessaire peut dépasser l’efficacité des technologies photovoltaïques actuelles utilisant du silicium ou des pérovskites. Pour cette raison, la plupart des solutions existantes reposent sur des technologies de concentration solaire (par voie optique) ou sur des matériaux avancés coûteux absorbant la lumière, qui peuvent convertir la lumière du soleil en grandes quantités d’électricité. Toutefois, cette solution implique également des dépenses d’investissement, un volume et une empreinte carbone beaucoup plus élevés pour l’installation. De plus, l’intermittence des énergies renouvelables ne permet pas une production continue d’hydrogène par électrolyse. Dans le cas de l’énergie solaire comme seul apport d’électricité pour l’électrolyse, la production ne peut être effective que pendant la journée et les fluctuations de lumière dues aux conditions météorologiques et aux durées d’éclairement journalier ont un impact direct sur le taux de production d’hydrogène. Les solutions existantes qui utilisent une troisième électrode jouant le rôle de capteur de lumière sont adaptées à l’électrolyse photo-assistée mais génèrent des pertes dues à la surtension qui augmentent l’alimentation électrique nécessaire. La présente invention vise à remédier à tout ou partie de ces inconvénients. À cet effet, selon un premier aspect, la présente invention vise une cellule d’électrolyse photo-assistée, qui comporte au moins, dans un boîtier comportant une fenêtre partiellement transparente à la lumière et renfermant de l’électrolyte : - une première électrode constituée d’une cathode ou une anode, et - une photoélectrode constituée d’une photoanode ou d’une photocathode, respectivement, positionnée sur ladite fenêtre ou entre ladite fenêtre et ladite première électrode ; cellule d’électrolyse dans laquelle : - au moins une partie de la face interne du boîtier est électriquement conductrice et constitue une électrode, parmi la première électrode, la photoélectrode ou une électrode supplémentaire distincte de première électrode et de la photoélectrode. Grâce à ces dispositions, on réduit le coût de fabrication de la cellule en diminuant le nombre d’éléments qui la composent ainsi que le coût de fabrication de certains de ces éléments. On réduit aussi les pertes de rendement en optimisant la distribution des courants, ce qui réduit les phénomènes de résistance parasite à la surtension. En d’autres termes, on diminue les contributions résistives le long du chemin des électrons, ce qui améliore l’efficacité de l’électrolyseur. On augmente aussi la densité volumétrique énergétique et on assure la fonctionnalisation de toutes les parties du système améliorant ainsi son intégration. On note aussi qu’une partie de la face interne du boîtier qui constitue une électrode peut constituer une cathode ou une anode supplémentaire ou la photoanode. L’électrolyseur assisté par le soleil présente ainsi une meilleure efficacité que les électrolyseurs de l’art antérieur. Dans des modes de réalisation, la cellule objet de l’invention comporte un générateur électrique dont une borne est reliée à la première électrode et dont l’autre borne est reliée à la photoélectrode. Grâce à ces dispositions, la cellule objet de l’invention peut fonctionner même en l’absence de lumière ou avec une quantité de lumière trop faible pour un fonctionnement sans générateur électrique. Dans des modes de réalisation, une partie de la face interne du boîtier qui constitue une électrode constitue la cathode. Dans des modes de réalisation, une partie de la face interne du boîtier qui constitue une électrode constitue l’anode. Dans des modes de réalisation, une partie de la face interne du boîtier qui constitue une photoélectrode constitue la photoanode. Dans des modes de réalisation, la photoélectrode constitue une photoanode, et la cellule comporte, de plus, une anode supplémentaire distincte de la photoanode reliée électriquement au générateur électrique, une partie de la face interne du boîtier qui constitue une électrode constituant cette anode supplémentaire. On combine ainsi les avantages de la conversion directe de l’énergie solaire en hydrogène, entre la cathode et la photoanode, et la charge constante du réseau électrique, entre les électrodes conventionnelles (anode et cathode). On assure ainsi une production continue d’hydrogène tout en réduisant le coût associé à l’apport d’énergie électrique extérieure lorsque la photoanode est éclairée. Une telle cellule d’électrolyseur à assistance solaire peut ainsi fonctionner sans l’aide d’un concentrateur solaire. De plus, elle permet de produire de l’hydrogène même lorsque l’éclairage solaire est faible ou inexistant, puisque la partie électrolyseur alcalin est capable de fonctionner de manière autonome. Il est donc possible d’assurer une production continue et constante d’hydrogène ou une consommation constante d’électricité, selon le besoin spécifique. Enfin, les technologies PEC (acronyme de Photo-ElectroChemical) présentent l’avantage d’une plus faible complexité par rapport aux électrolyseurs alimentés par le photovoltaïque, ce qui permet de réduire l’empreinte au sol. Dans des modes de réalisation, une partie de la face interne du boîtier qui constitue une photoélectrode constitue la photocathode. Dans des modes de réalisation, la photoélectrode constitue une photocathode, et la cellule comporte, de plus, une cathode supplémentaire distincte de la photocathode reliée électriquement au générateur électrique, une partie de la face interne du boîtier qui constitue une électrode constituant cette cathode supplémentaire. On combine ainsi les avantages de la conversion directe de l’énergie solaire en hydrogène, entre l’anode et la photocathode, et la charge constante du réseau électrique, entre les électrodes conventionnelles (anode et cathode). On assure ainsi une production continue d’hydrogène tout en réduisant le coût associé à l’apport d’énergie électrique extérieure lorsque la photocathode est éclairée. Une telle cellule d’électrolyseur à assistance solaire peut ainsi fonctionner sans l’aide d’un concentrateur solaire. De plus, elle permet de produire de l’hydrogène même lorsque l’éclairage solaire est faible ou inexistant, puisque la partie électrolyseur alcalin est capable de fonctionner de manière autonome. Il est donc possible d’assurer une production continue et constante d’hydrogène ou une consommation constante d’électricité, selon le besoin spécifique. Enfin, les technologies PEC (acronyme de Photo-ElectroChemical) présentent l’avantage d’une plus faible complexité par rapport aux électrolyseurs alimentés par le photovoltaïque, ce qui permet de réduire l’empreinte au sol. Dans des modes de réalisation, au moins une fenêtre porte au moins une partie de la photoélectrode. Dans des modes de réalisation, au moins une anode est revêtue de Nickel. Dans des modes de réalisation, au moins une cathode est revêtue de nitrure de carbone graphitique C 3 N 4 . Dans des modes de réalisation, la fenêtre du boîtier est en verre borosilicate 3.3, ou en matériau polymère transparent aux rayons UV. Ces matériaux supportent les contraintes mécaniques induites par les conditions extérieures, notamment les variations de température, le vent, la grêle, la pluie ou la neige et l’exposition à la lumière UV, ce qui garantit l’intégrité du système. Dans des modes de réalisation, la borne de liaison du générateur électrique sur chaque anode ou photoanode est positionnée à une extrémité de cette anode et la borne de liaison du générateur électrique sur la cathode ou photocathode est positionnée à une extrémité de la cathode la plus proche d’une deuxième extrémité de l’anode opposée à la première extrémité de l’anode. On homogénéise ainsi le champ électrique traversant l’électrolyte entre la cathode et une anode. Dans des modes de réalisation, des parois du boîtier sont isolées électriquement et thermiquement à l’aide d’un revêtement. On évite ainsi les risques de court-circuit et on profite de l’assistance thermique de la chaleur solaire, comme décrit ci-dessus. Dans des modes de réalisation, la fenêtre comporte un matériau à la fois transparent à la lumière solaire et conducteur. Un tel matériau permet l’utilisation de la fenêtre comme électrode. Dans des modes de réalisation, la fenêtre comporte au moins un oxyde conducteur transparent, par exemple de l’oxyde d’indium et d’étain (ITO) ou un polymère conducteur transparent, par exemple le poly(3,4-éthylènedioxythiophène). Dans des modes de réalisation, le boîtier comporte du polyméthacrylate de méthyle (PMMA). Ce polymère thermoplastique possède une propriété optique exceptionnelle, supérieure à la transmission lumineuse du verre. Selon un deuxième aspect, la présente invention vise un électrolyseur comportant, sur un panneau, une pluralité de cellules d’électrolyse photo-assistée objet de l’invention. Par exemple, un tel panneau comporte 16 cellules d’électrolyse photo-assistée, assurant une production nominale de 80 (n)L/h. Les avantages, buts et caractéristiques de cet électrolyseur étant similaires à ceux de la cellule objet de l’invention, ils ne sont pas rappelés ici. Brève description des figures D’autres avantages, buts et caractéristiques de la présente invention ressortiront de la description qui va suivre, faite dans un but explicatif et nullement limitatif en regard du dessin annexé, dans lequel : représente, schématiquement, une cellule d’électrolyse alcaline photo-assistée de l’art antérieur, représente l’énergie libre de Gibbs, exprimé en kJ.mol -1 en fonction de la température exprimée en °C, représente, schématiquement et en perspective éclatée, un premier mode de réalisation d’une cellule d’électrolyse photo-assistée objet de l’invention comportant trois électrodes, représente, schématiquement et en coupe, le premier mode de réalisation d’une cellule d’électrolyse photo-assistée objet de l’invention comportant trois électrodes, représente, schématiquement et en coupe, un deuxième mode de réalisation d’une cellule d’électrolyse photo-assistée objet de l’invention comportant trois électrodes, représente, schématiquement et en coupe, un troisième mode de réalisation d’une cellule d’électrolyse photo-assistée objet de l’invention comportant trois électrodes, représente, schématiquement et en coupe, un quatrième mode de réalisation d’une cellule d’électrolyse photo-assistée objet de l’invention comportant deux électrodes, représente un panneau d’électrolyseur photo-assisté, et représente, sous forme d’un logigramme, des étapes d’exploitation d’un électrolyseur objet de l’invention. Description d’exemples de réalisation de l’invention La présente description est donnée à titre non limitatif, chaque caractéristique d’un mode de réalisation pouvant être combinée à toute autre caractéristique de tout autre mode de réalisation de manière avantageuse. On note, dès à présent, que les figures ne sont pas à l’échelle. Dans toute la description, on appelle « interne » ce qui est à l’intérieur de la cellule d’électrolyse, et « externe », ce qui est à l’extérieur de la cellule d’électrolyse. Les figures 1 et 2 sont décrites ci-dessus. On observe, en , les composants d’un premier mode de réalisation d’une cellule d’électrolyse alcaline photo-assistée 30. Cette cellule comporte, de bas en haut, ce qui correspond au positionnement de la cellule vers le ciel pour que la lumière solaire assiste l’électrolyse alcaline : - un boîtier 35 comportant une face interne conductrice 36 et retenant de l’électrolyte (non représenté) et une fenêtre 39 qui clôt l’enceinte du boîtier 35, - une membrane 34 de séparation de gaz, - une première électrode constituée d’une cathode 33, - une membrane 32 de séparation de gaz, et - une photoanode 31. La face interne conductrice 36 du boîtier 35 constitue une électrode supplémentaire constituée d’une anode. L’anode 36, la cathode 33 et la photoanode 31 sont ainsi comprises dans un boîtier 35 rempli d’électrolyte assurant la conductivité électrique. La photoanode 31 absorbe, au moins partiellement, l’illumination solaire au moyen d’un semi-conducteur présent à sa surface et transmet les électrons photo-générés à la cathode 33. La photoanode 31 assure ainsi la photo-assistance de la réaction d’électrolyse. A la surface de la photoanode 31 en contact avec l’électrolyte se réalise la réaction d’oxydation de l’eau lorsque la photoanode 31 est exposée à la lumière, notamment la lumière solaire. Une première borne d’un générateur électrique externe 37 est reliée à la cathode 33. L’autre borne du générateur électrique 37 est reliée à la photoanode 31 et à l’anode 36. Sur chaque surface de la cathode 33 se réalise la réaction de réduction de l’hydrogène lorsque la cathode 33 est alimentée électriquement par le générateur électrique externe 37 et directement par la photoanode 31 sous illumination. A la surface de l’anode 36 en contact avec l’électrolyte se réalise la réaction d’oxydation de l’eau lorsque l’anode 36 est alimentée électriquement par le générateur électrique externe 37. Dans ce mode de réalisation, l’anode 36 est intégrée dans la structure du boîtier 35 de la cellule 30. Ce boîtier 35 assure donc, à la fois, le rôle électrochimique d’une électrode et le rôle structurel du corps de la cellule 30, notamment retenir l’électrolyte et résister aux intempéries. L’anode 36 est composée de métal ou de tout matériau permettant à la fois le rôle structurel de contenant de l’électrolyte 35 et le rôle électrochimique d’une anode. Le rôle structurel se réfère à l’aspect du conteneur, en tant que face du boîtier 35, nécessitant donc une rigidité et une inertie chimique vis-à-vis des milieux alcalins ou acides. Le rôle électrochimique fait référence à la fonction anodique de la face interne du boîtier 35. En effet, alors que les autres électrodes sont des éléments distincts et séparés, l’anode 36 constitue au moins une partie de la face interne du boîtier 35. Cette fonction est assurée par un matériau conducteur. Par conséquent, la face interne du boîtier 35 peut être constituée de métal, par exemple. Elle peut être en acier, préférentiellement l’acier inoxydable. Elle peut aussi être en titane, en cuivre ou en aluminium galvanisé. Le même matériau est, optionnellement, étendu sur les faces latérales du boîtier 35 (en , il s’agit des faces verticales) pour augmenter la surface de l’anode 36. Si l’enveloppe est métallique, cela implique d’isoler électriquement les faces internes de l’enveloppe (celles qui ne servent pas d’anode) des électrodes. L’anode 36 peut être revêtue d’une couche d’électro-catalyseur. De préférence, il s’agit de nickel (Ni), mais il peut également s’agir de platine (Pt), de palladium (Pd), d’iridium (Ir), d’oxydes d’iridium (IrOx) ou de tungstène (W), par exemple. Un électro-catalyseur peut également être déposé à la surface de la cathode 33, tel que du C 3 N 4 , pour améliorer le rendement électrolytique. La fenêtre 39, scellée au corps du boîtier 35, est faite d’un matériau quelconque qui est transparent à la lumière UV. Le joint d’étanchéité (non représenté) entre la fenêtre 39 et le corps du boîtier 35 supporte les contraintes mécaniques induites par les conditions extérieures, notamment les variations de température, le vent, la grêle, la pluie ou la neige et l’exposition à la lumière UV, afin de garantir l’intégrité du système. Préférentiellement, la fenêtre 39 est en verre borosilicate 3.3. Cependant, tout matériau répondant aux contraintes techniques exprimées ci-dessus représente une option, notamment les matériaux polymères transparents aux UV. Cette cellule 30 permet : - une réduction du coût électrique de la production d’hydrogène par l’utilisation directe de l’énergie solaire pour produire de l’hydrogène et de l’oxygène et - une production continue d’hydrogène, même en l’absence de soleil, grâce à la présence de la cellule d’électrolyse classique qui peut fonctionner à l’électricité pendant les périodes sans soleil. L’électrolyseur assisté par le soleil présente ainsi une meilleure efficacité que les électrolyseurs de l’art antérieur. Dans le mode de réalisation illustré en , la cellule 30 présente une forme rectangulaire parallélépipédique, par exemple de 1 m de long et de 0,1 m de large, la longueur étant mesurée de gauche à droite en , et la largeur étant mesurée perpendiculairement à la longueur, dans le plan de la fenêtre 39. Toutes les électrodes, y compris l’anode 36 qui fait partie du boîtier 35, sont, à l’intérieur du boîtier 35, dans des chambres, soit anodique, soit cathodique, isolées électriquement les unes des autres. Chaque électrode 31, 33 et 36 de la cellule 30 est équipée d’au moins une borne électrique (non représentée) la reliant à un générateur électrique. Dans le mode de réalisation d’une cellule 40 illustré en , on retrouve un boîtier 45 portant une électrode supplémentaire constituée d’une anode 46 sur sa face interne et étant fermé par une fenêtre 49, une membrane 44, une première électrode constituée d’une cathode 43, une membrane 42 et une photoanode 41. Des bornes électriques 54 à 56 sont situées, chacune, à une extrémité des électrodes 41, 43 et 46. Une première borne d’un générateur électrique externe 57 est reliée à la cathode 43. L’autre borne du générateur électrique 57 est reliée à la photoanode 41 et à l’anode 46. Chaque électrode 41, 43 et 46 ne possède ainsi qu’une seule borne électrique. Les bornes anodiques et cathodiques peuvent alors toutes être positionnées du même côté de la cellule (soit en haut, soit en bas en ). Préférentiellement, afin d’homogénéiser le champ électrique, chaque borne anodique est positionnée à une première extrémité de cette anode, d’un côté de la cellule (en haut ou en bas), et chaque borne cathodique est positionnée à une extrémité la plus proche d’une deuxième extrémité de l’anode opposée à la première extrémité de l’anode, de l’autre côté (en bas ou en haut, respectivement). Dans des variantes (non représentées), au moins une électrode, éventuellement une photoélectrode possède deux bornes électriques. La cellule 40 est équipée d’entrées 50 et de sorties 51 à 53 de fluides. L’électrolyte est fourni aux compartiments cathodiques et anodiques en utilisant la même entrée d’électrolyte 50 ou des entrées distinctes. Chacun des trois compartiments, constitués des volumes entourant les électrodes jusqu’à une membrane ou une paroi du boîtier 45, de la cellule 40 est équipé d’une sortie 51 à 53, c’est-à-dire qu’il y a une sortie, 51 et 52, pour chacun des deux compartiments anodiques entourant le compartiment cathodique. Les sorties 51 à 53 permettent l’évacuation de l’électrolyte chargé en oxygène (compartiments anodiques) et en hydrogène (compartiment cathodique). Le compartiment cathodique est isolé des compartiments anodiques par des membranes 42 et 44 qui empêchent l’oxygène et l’hydrogène de se mélanger mais qui permettent à l’électrolyte et aux espèces ioniques de l’électrolyte de migrer entre les compartiments. Afin d’améliorer l’efficacité électrique et de limiter les défaillances dues aux courts-circuits, les parois de la cellule sont isolées électriquement à l’aide d’un revêtement. Les parois externes non transparentes du boîtier 45 sont isolées thermiquement pour profiter de l’assistance thermique de la chaleur solaire, comme décrit ci-dessus. Dans le mode de réalisation illustré en , la cellule 60 comporte les mêmes éléments que la cellule 40, si ce n’est que c’est la fenêtre 49 qui comporte, à sa surface intérieure, une photoanode 61, une électrode supplémentaire étant constituée d’une anode 66 étant séparée du boîtier 65. On utilise un matériau à la fois transparent et conducteur comme fenêtre 49, ce qui permet également son utilisation comme photoanode 61. Des exemples de tels matériaux sont les oxydes conducteurs transparents (ou « TCO » pour transparent conductive oxide), comme l’oxyde d’indium et d’étain (ou « ITO » pour Indium Tin Oxide). Certains polymères conducteurs transparents peuvent également remplir ce rôle, comme le poly3,4-éthylènedioxythiophène, d’acronyme « PEDOT ». La liaison électrique de l’anode 66 est référencée 76. La liaison électrique de la photoanode 61 est référencée 74. Une première borne du générateur électrique externe 57 est reliée à la cathode 43. L’autre borne du générateur électrique 57 est reliée à la photoanode 61 et à l’anode 66. Dans le mode de réalisation illustré en , la cellule 80 comporte les mêmes éléments que la cellule 40, si ce n’est que, de plus la fenêtre 49 porte, à sa surface intérieure, la photoanode 61. Ainsi, deux faces internes du boîtier 85 constituent deux électrodes de la cellule 80. Le mode de réalisation illustré en concerne une cellule d’électrolyse photo-assistée 100 ne comportant que deux électrodes : la première électrode constituée de la cathode 103 qui est intégrée à la paroi interne du boîtier 105 opposée à la fenêtre 49 et la photoanode 61 portée par la fenêtre 49. Dans ce cas, une seule membrane 42 sépare le volume interne de la cellule en deux compartiments, qui possèdent, chacun, une sortie 52 et 53 de gaz ou d’électrolyte chargé en gaz. La liaison électrique de la cathode 103 est référencée 106. On observe que, dans ce mode de réalisation, aucun générateur électrique n’est nécessaire au fonctionnement de la cellule d’électrolyse photo-assistée 100. En revanche, cette cellule 100 ne fonctionne qu’en présence d’un éclairement, généralement solaire, de sa photoanode. On peut, optionnellement, relier les bornes d’un générateur électrique (non représenté) aux bornes 74 et 106. Dans une variante de la cellule d’électrolyse ne comportant que deux électrodes, la cathode 103 n’est pas intégrée à la paroi interne du boîtier 105. Dans une autre variante de la cellule d’électrolyse ne comportant que deux électrodes, la photoanode 61 n’est pas portée par la fenêtre 49. Ainsi, dans ces deux variantes, une seule électrode parmi la cathode 103 et la photoanode 61 est une partie de la face interne du boîtier. Dans une autre variante de la cellule d’électrolyse ne comportant que deux électrodes, une anode est intégrée à la paroi interne du boîtier et une photocathode est portée par la fenêtre du boîtier. Par rapport au mode de réalisation illustré en , il y a donc inversion des positions de l’anode et de la cathode. Dans une autre variante de la cellule d’électrolyse ne comportant que deux électrodes, une anode n’est pas intégrée à la paroi interne du boîtier et une photocathode est portée par la fenêtre du boîtier. Dans une autre variante de la cellule d’électrolyse ne comportant que deux électrodes, une anode est intégrée à la paroi interne du boîtier et une photocathode n’est pas portée par la fenêtre du boîtier. Ainsi, dans ces deux variantes, une seule électrode, parmi l’anode et la photocathode est une partie de la face interne du boîtier. Les caractéristiques particulières de chaque mode de réalisation présenté ci-dessus peuvent être combinées aux autres modes de réalisation. En particulier, toute surface interne du boîtier peut servir d’électrode, notamment les faces latérales 47 et 48 qui relient la face du boîtier portant la fenêtre et la face opposée du boîtier (voir ). Dans des modes de réalisation (non représentés), une cellule comporte plus de trois électrodes. Par exemple, elle comporte deux photoanodes, deux anodes et deux cathodes. Ces électrodes de mêmes fonctions peuvent être disposées côte à côte. Selon un autre exemple, une cellule comporte une seule grande photoanode, anode ou cathode, mais plusieurs d’au moins un autre type d’électrodes. Dans les modes de réalisation décrits ci-dessus, les électrodes sont électriquement connectées par leurs extrémités. Dans des variantes, les électrodes possèdent des connexions électriques à un autre emplacement de l’électrode. Dans des modes de réalisation, le boîtier comporte du polyméthacrylate de méthyle (PMMA), polymère thermoplastique possédant une propriété optique exceptionnelle, supérieure à la transmission lumineuse du verre. Comme illustré en , un électrolyseur 125 objet de l’invention se présente sous la forme d’un panneau composé d’un cadre 121 portant plusieurs cellules individuelles d’électrolyse photo-assistée 120. Chacune de ces cellules individuelles 120 est aussi l’objet de la présente invention. Chaque cellule 120 prend, par exemple, la forme de l’un des modes de réalisation illustrés en figures 3 à 7. La solution décrite ici est un électrolyseur 125 alcalin à assistance solaire qui peut fonctionner sans l’aide d’un concentrateur solaire. On observe, en , un procédé 130 d’exploitation d’un électrolyseur objet de l’invention. Au cours d’une étape 135, on détermine un besoin de production d’hydrogène. Par exemple, ce besoin en hydrogène est déterminé en fonction d’une diminution de pression dans un réservoir d’hydrogène ou par une estimation de besoin effectuée sur la base d’une consommation historique mesurée sur un réseau de transport d’hydrogène. Au cours d’une étape 140, on détermine si une production d’hydrogène photo-assistée, grâce à la photoanode, est suffisante pour répondre au besoin de production d’hydrogène. Par exemple, cette détermination est effectuée en mesurant l’intensité du flux lumineux ultraviolet provenant du soleil. Si oui, au cours d’une étape 145, on produit de l’hydrogène sans alimenter l’anode avec un générateur, grâce à la photoanode reliée à l’anode. Puis on retourne à l’étape 135 pour mettre à jour le besoin de production d’hydrogène. Si le résultat de l’étape 140 est négatif, au cours d’une étape 150, on produit de l’hydrogène : - soit de manière hybride, en présence d’un éclairement solaire, en bénéficiant de l’avantage photoélectrochimique de la photoanode en complément de l’énergie électrique fournie par le générateur électrique entre la cathode et l’anode, - soit, en absence d’énergie lumineuse, par exemple de nuit, sans bénéficier de l’avantage photoélectrochimique de la photoanode et en fonctionnant uniquement grâce à l’énergie électrique fournie par le générateur électrique entre la cathode et l’anode. Puis on retourne à l’étape 135. En mettant en œuvre le procédé 130, on optimise l’utilisation de la production photo-assistée, dont le coût énergétique est plus faible par litre d’hydrogène produit. Cellule d’électrolyse photo-assistée (30, 40, 60, 80, 100) qui comporte au moins, dans un boîtier (35, 45, 65, 85, 105) comportant une fenêtre (39, 49) partiellement transparente à la lumière solaire et renfermant de l’électrolyte : - une première électrode (33, 43, 103) constituée d’une cathode ou une anode, et - une photoélectrode (31, 41, 61) constituée d’une photoanode ou d’une photocathode, respectivement, positionnée sur ladite fenêtre ou entre ladite fenêtre et ladite première électrode ; cellule d’électrolyse caractérisée en ce qu’au moins une partie de la face interne du boîtier est électriquement conductrice et constitue une électrode, parmi la première électrode, la photoélectrode ou une électrode supplémentaire (36, 46, 66) distincte de première électrode et de la photoélectrode. Cellule d’électrolyse photo-assistée (30, 40, 60, 80, 100) selon la revendication 1, qui comporte un générateur électrique (37, 57) dont une borne est reliée à la première électrode (33, 43, 103) et dont l’autre borne est reliée à la photoélectrode (31, 41, 61). Cellule d’électrolyse photo-assistée (100) selon l’une des revendications 1 ou 2, dans laquelle une partie de la face interne du boîtier qui constitue une électrode constitue la cathode (103). Cellule d’électrolyse photo-assistée (30, 40) selon l’une des revendications 1 ou 2, dans laquelle une partie de la face interne du boîtier qui constitue une électrode constitue l’anode (36, 46). Cellule d’électrolyse photo-assistée (60) selon l’une des revendications 1 ou 2, dans laquelle une partie de la face interne du boîtier qui constitue une électrode constitue la photoanode (61). Cellule d’électrolyse photo-assistée (30, 40, 60) selon la revendication 2 ou la revendication 5 lorsqu’elle dépend de la revendication 2, dans laquelle la photoélectrode constitue une photoanode (31, 41, 61), et la cellule comporte, de plus, une anode supplémentaire distincte de la photoanode reliée électriquement au générateur électrique, une partie de la face interne du boîtier qui constitue une électrode constituant cette anode supplémentaire (46). Cellule d’électrolyse photo-assistée selon l’une des revendications 1 ou 2, dans laquelle une partie de la face interne du boîtier qui constitue une photoélectrode constitue la photocathode. Cellule d’électrolyse photo-assistée selon la revendication 2 ou la revendication 7 lorsqu’elle dépend de la revendication 2, dans laquelle la photoélectrode constitue une photocathode, et la cellule comporte, de plus, une cathode supplémentaire distincte de la photocathode reliée électriquement au générateur électrique, une partie de la face interne du boîtier qui constitue une électrode constituant cette cathode supplémentaire. Cellule d’électrolyse photo-assistée selon l’une des revendications 1 à 8, dans laquelle au moins une fenêtre (49), porte au moins une partie de la photoélectrode (61). Cellule d’électrolyse photo-assistée (30, 40, 60, 80, 100) selon l’une des revendications 1 à 9, dans laquelle au moins une anode est revêtue de Nickel. Cellule d’électrolyse photo-assistée (30, 40, 60, 80, 100) selon l’une des revendications 1 à 10, dans laquelle au moins une cathode est revêtue de nitrure de carbone graphitique C 3 N 4 Cellule d’électrolyse photo-assistée (30, 40, 60, 80, 100) selon l’une des revendications 1 à 11, dans laquelle la fenêtre du boîtier est en verre borosilicate 3.3, ou en matériau polymère transparent aux rayons UV. Cellule d’électrolyse photo-assistée (40, 60, 80, 100) selon la revendication 2, ou l’une des revendications 1 à 12 lorsqu’elle dépend de la revendication 2, dans laquelle la borne de liaison (54, 56) du générateur électrique (57) sur chaque anode ou photoanode est positionnée à une première extrémité de cette anode et la borne de liaison (55) du générateur électrique sur la cathode ou photocathode est positionnée à une extrémité de la cathode la plus proche d’une deuxième extrémité de l’anode opposée à la première extrémité de l’anode. Cellule d’électrolyse photo-assistée (30, 40, 60, 80, 100) selon l’une des revendications 1 à 13, dans laquelle des parois du boîtier sont isolées électriquement et thermiquement à l’aide d’un revêtement. Cellule d’électrolyse photo-assistée (30, 40, 60, 80, 100) selon l’une des revendications 1 à 14, dans laquelle la fenêtre (39, 49) comporte un matériau à la fois transparent à la lumière solaire et conducteur. Cellule d’électrolyse photo-assistée (30, 40, 60, 80, 100) selon la revendication 15, dans laquelle la fenêtre (39, 49) comporte au moins un oxyde conducteur transparent à la lumière solaire, par exemple de l’oxyde d’indium et d’étain (ITO) ou un polymère conducteur transparent, par exemple le poly(3,4-éthylènedioxythiophène). Cellule d’électrolyse photo-assistée (30, 40, 60, 80, 100) selon l’une des revendications 1 à 16, dans laquelle le boîtier comporte du polyméthacrylate de méthyle (PMMA). Électrolyseur (125) comportant, sur un panneau (121), une pluralité de cellules d’électrolyse photo-assistée (120) selon l’une des revendications 1 à 17.