Nouvelle solution pour la production d'hydrogène vert
Des scientifiques de l'université de Paderborn étudient des matériaux en carbone pour la photocatalyse
Charbon, gaz, pétrole : l'utilisation des combustibles fossiles diminue. L'énergie propre, produite à partir de sources renouvelables, remplace petit à petit cette concurrence polluante. Pour pouvoir être utilisées à grande échelle, les sources d'énergie doivent être abordables et surtout disponibles. Ces dernières années, l'hydrogène s'est révélé particulièrement adapté à diverses applications. Toutefois, sa production repose actuellement en grande partie sur des combustibles fossiles. Pour changer cela, des scientifiques de l'université de Paderborn étudient, dans le cadre d'un nouveau projet de recherche, comment produire de l'hydrogène à partir de l'énergie solaire et à l'aide de certains matériaux à base de carbone, c'est-à-dire de manière totalement verte. Le projet, intitulé "C2-SPORT" (pour "Carbon Composites as Direct Z-Scheme Photocatalysts for Overall Water Splitting"), est financé à hauteur d'environ 20.000 euros dans le cadre du collège scientifique interne de l'université de Paderborn.
"En utilisant la lumière du soleil pour décomposer l'eau en hydrogène et en oxygène, nous faisons un grand pas vers l'idéal d'une source d'énergie rentable et respectueuse de l'environnement", explique le professeur junior Maria Nieves López Salas du département de chimie de l'université de Paderborn, qui met en œuvre le projet avec le Dr Ying Pan, également du département de chimie. Leur concept est basé sur ce que l'on appelle le "schéma Z direct", une méthode inspirée de la photosynthèse naturelle. Il s'agit - pour simplifier - de combiner deux types de semi-conducteurs. Sa particularité est de combiner les points forts des deux types, ce qui permet d'obtenir une efficacité de dissociation de l'eau inégalée jusqu'à présent. López Salas explique : "La décomposition photocatalytique de l'eau à base de semi-conducteurs, qui utilise l'énergie solaire pour produire de l'hydrogène et de l'oxygène à partir de l'eau, s'est révélée être une solution prometteuse pour aborder les problèmes énergétiques et environnementaux". Mais il y a encore des obstacles : Par exemple, il est extrêmement difficile de décomposer complètement l'eau en hydrogène et en oxygène avec un seul matériau catalytique. "Dans les réactions photocatalytiques, l'absorption de la lumière, la séparation des porteurs de charge et les réactions de surface des catalyseurs travaillent ensemble pour produire de l'hydrogène à partir de la lumière du soleil. Pour obtenir des performances élevées, ces catalyseurs doivent notamment bien absorber la lumière et séparer efficacement les charges", poursuit López Salas. Les semi-conducteurs actuellement disponibles, composés d'un seul matériau, peuvent difficilement répondre à ces exigences.
Les semi-conducteurs à base de carbone pourraient être une option intéressante pour les systèmes de photocatalyse à schéma Z. L'une des raisons en est qu'ils présentent une bonne activité photocatalytique et sont plus légers que d'autres matériaux comme le dioxyde de titane. En outre, ils sont moins chers, fiables et abondants sur la Terre. Des stratégies appropriées, qui doivent être étudiées, pourraient en faire d'excellents candidats pour la production d'hydrogène. Pan constate : "Cette compréhension aura un impact important sur la recherche de technologies de conversion de l'énergie solaire en hydrogène. Elle peut servir de base à des catalyseurs extrêmement efficaces et constituer un grand pas en avant vers de nouveaux dispositifs de photosynthèse artificielle".
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Allemand peut être trouvé ici.
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