Des chercheurs dirigés par l'Université d'Osaka développent un nouveau photocatalyseur sans métal et montrent la production d'hydrogène à partir de l'eau, induite par la lumière visible et proche infrarouge.

Osaka - L'hydrogène est l'élément le plus abondant dans l'univers, et est considéré par beaucoup comme un carburant propre potentiel de l'avenir. L'eau et les combustibles fossiles contiennent de grandes quantités d'hydrogène, mais débloquer le carburant dihydrogène moléculaire à partir de ces sources prend beaucoup d'énergie, jetant le doute sur toute future économie de l'hydrogène. Transformer l'eau en hydrogène à l'aide de l'énergie solaire pourrait ouvrir la voie à un carburant hydrogène bon marché et propre. Cependant, ce procédé repose actuellement sur des photocatalyseurs contenant des métaux précieux coûteux, limitant sa capacité.

Maintenant, des chercheurs de l'université d'Osaka ont développé un nouveau type de photocatalyseur pour produire de l'hydrogène à partir de l'eau, qui est non seulement exempt de métaux coûteux, mais absorbe également une plus large gamme de lumière solaire que jamais. Le groupe a récemment publié ses conclusions dans le Journal de l'American Chemical Society .

"Nous avons été ravis de trouver une bonne quantité d'hydrogène produit à partir de l'eau à l'aide de notre nouveau photocatalyseur composite avec du nitrure de carbone graphitique et du phosphore noir, " dit l'auteur principal Tetsuro Majima. " Mais ce que nous ne nous attendions pas à trouver, c'est que même en utilisant une lumière à faible consommation d'énergie, dans le proche infrarouge, le photocatalyseur a continué à produire de l'hydrogène."

Comme le graphite, le nitrure de carbone graphitique se forme en grandes feuilles, mais les feuilles de nitrure de carbone ont également des trous qui peuvent interagir avec les molécules d'hydrogène. Autrefois, les photocatalyseurs à base de nitrure de carbone ont eu besoin de l'aide de métaux précieux pour produire de l'hydrogène à partir de l'eau. Les chercheurs ont découvert que le métal pouvait être remplacé par une sorte de phosphore, qui est un élément largement abondant et peu coûteux.

Ils ont montré que leur photocatalyseur était efficace pour produire de l'hydrogène à partir de l'eau en utilisant l'énergie de différents types de lumière. Le plus inhabituel, même la lumière proche infrarouge à faible énergie pourrait conduire à la production d'hydrogène.

Des études du photocatalyseur fonctionnel à l'échelle de la picoseconde ont révélé que de fortes interactions entre le nitrure de carbone et le phosphore noir dans le composite favorisaient la production d'hydrogène. Lorsque les deux matériaux ont été testés séparément, l'énergie de la lumière du soleil a été rapidement dissipée et peu ou pas d'hydrogène a été produit.

L'auteur principal, Tetsuro Majima, a déclaré :« L'économie de l'hydrogène est confrontée à de nombreux défis, mais nos travaux démontrent le potentiel de produire efficacement et à moindre coût de l'hydrogène à partir de l'eau avec un photocatalyseur basé sur des éléments largement abondants. Il s'agit d'une étape importante vers la viabilité économique et environnementale d'autres technologies basées sur l'hydrogène."