Le scientifique des matériaux Irem Tanyeli de l'institut de recherche énergétique DIFFER a découvert comment vous pouvez faire croître des nanostructures de manière contrôlée sur une variété de métaux, en bombardant les métaux avec des particules d'hélium. De telles nanostructures contrôlées offrent la possibilité d'électrodes avancées qui produisent un carburant durable à l'aide de l'énergie solaire. Tanyeli et ses collègues chercheurs de DIFFER, ITER et l'Université de Bâle ont publié leurs résultats dans Nature's Rapports scientifiques le 28 avril 2015.

Faire des bulles dans le métal

Dans leurs recherches, Tanyeli et ses collègues ont exposé différentes surfaces métalliques à un faisceau intense et chaud d'hélium gazeux chargé (plasma) dans l'expérience plasma Magnum-PSI de DIFFER. L'hélium pénètre facilement dans le réseau métallique où il forme des bulles qui poussent le métal environnant vers l'extérieur. De cette manière, différentes structures de dizaines à centaines de nanomètres apparaissent par métal. En décrivant les différences, Tanyeli a pu analyser quels processus sous-jacents ont formé les nanostructures telles que la température et la structure du réseau métallique.

Le fait que le plasma d'hélium puisse faire exploser un métal dans des nanostructures avait déjà été découvert lorsque des chercheurs ont testé des matériaux de paroi pour des réacteurs à énergie de fusion. Ils ont alors découvert des formes étranges sur la surface de la paroi métallique. Dans un réacteur à fusion ces nanostructures sont indésirables car elles réduisent le dégagement de chaleur, mais dans d'autres applications les nanostructures sont très utiles, pense le co-chercheur et directeur de DIFFER Richard van de Sanden.

Aperçu fondamental

"La recherche d'Irem Tanyeli est importante en raison de la perspicacité fondamentale", dit Van de Sanden. "Comment de telles nanostructures se développent-elles sur une surface, quels processus jouent un rôle dans cela, quels sont les goulots d'étranglement, et comment pouvez-vous gérer le processus? Si vous comprenez cela, vous pouvez produire à grande échelle des matériaux avancés qui peuvent recevoir des propriétés sur commande. » Cela a un large éventail d'applications dans les technologies énergétiques durables.

Transformer la lumière du soleil en hydrogène

Les nanostructures de Tanyeli sont intéressantes pour des applications catalytiques telles que l'utilisation de l'énergie solaire pour produire de l'hydrogène à partir de l'eau. Les matériaux largement disponibles et bon marché ne peuvent généralement pas rivaliser avec l'efficacité des détenteurs de disques chers mais rares tels que le platine. Mais avec les bonnes nanostructures, les matériaux moins chers peuvent toujours être rendus compétitifs.

Cela ouvre des possibilités de stockage et de conversion à grande échelle d'énergie durable sous forme de composés chimiques :les combustibles solaires. Ces carburants n'ont pas de CO net 2 -émissions et offrent donc des opportunités pour le secteur des transports. Les combustibles solaires sont considérés comme un moyen important de stocker de l'énergie durable, par exemple, l'énergie solaire générée pendant l'été riche en soleil peut être stockée pour être utilisée pendant l'hiver sombre