Les scientifiques recherchent depuis longtemps la prochaine génération de matériaux pouvant catalyser une révolution dans la collecte et le stockage des énergies renouvelables.

Un candidat semble être des charpentes métallo-organiques. Les scientifiques ont utilisé ces très petits, souple, très mince, des structures cristallines super-poreuses pour tout faire, de la capture et de la conversion du carbone en carburant au stockage de l'hydrogène et d'autres gaz. Leur plus gros inconvénient a été leur manque de conductivité.

Maintenant, selon les scientifiques de l'USC, il s'avère que les charpentes métallo-organiques peuvent conduire l'électricité de la même manière que les métaux.

Cela ouvre la porte à des cadres organiques métalliques pour un jour stocker efficacement l'énergie renouvelable à très grande échelle, échelle presque impensable.

"Pour la toute première fois, nous avons démontré un cadre métal-organique qui présente une conductivité semblable à celle d'un métal. La porosité naturelle de la charpente métallo-organique la rend idéale pour réduire la masse de matière, permettant plus léger, appareils plus compacts", a déclaré Brent Melot, professeur assistant de chimie à l'USC Dornsife College of Letters, Arts &Sciences.

"La conductivité métallique en tandem avec d'autres propriétés catalytiques augmenterait son potentiel de production et de stockage d'énergie renouvelable", a déclaré Smaranda Marinescu, professeur assistant de chimie à l'USC Dornsife College.

Leurs conclusions ont été publiées le 13 juillet dans le Journal de l'American Chemical Society .

Un catalyseur émergent pour le stockage à long terme des énergies renouvelables

Les structures métallo-organiques sont si poreuses qu'elles sont bien adaptées pour absorber et stocker des gaz comme l'hydrogène et le dioxyde de carbone. Leur stockage est très concentré :1 gramme de surface fournit l'équivalent de milliers de pieds carrés de stockage.

Le solaire n'a pas encore été maximisé en tant que source d'énergie. La terre reçoit plus d'énergie d'une heure d'ensoleillement que n'en consomme en un an la planète entière, mais il n'y a actuellement aucun moyen d'utiliser cette énergie car il n'y a aucun moyen de la conserver en totalité. Cette intermittence est intrinsèque à presque toutes les sources d'énergie renouvelables, rendant impossible la récolte et le stockage de l'énergie à moins que, dire, le soleil brille ou le vent souffle.

Si les scientifiques et les industriels pouvaient un jour reproduire régulièrement la capacité démontrée par Marinescu, cela contribuerait grandement à réduire l'intermittence, nous permettant de faire enfin de l'énergie solaire une ressource pérenne et plus permanente.

Métal ou semi-conducteur :pourquoi pas les deux ?

Les charpentes métallo-organiques sont des structures bidimensionnelles qui contiennent du cobalt, soufre, et des atomes de carbone. De plusieurs façons, ils ressemblent très largement à quelque chose comme le graphène, qui est aussi une très fine couche de bidimensionnel, matière transparente.

Au fur et à mesure que la température baisse, les métaux deviennent plus conducteurs. Inversement, au fur et à mesure que la température monte, ce sont les semi-conducteurs qui deviennent plus conducteurs.

Dans les expériences menées par le groupe de Marinescu, ils ont utilisé une structure métal-organique à base de cobalt qui imitait la conductivité d'un métal et d'un semi-conducteur à différentes températures. La structure métallo-organique conçue par les scientifiques a démontré sa plus grande conductivité à la fois à très basse et à très haute température.