L'hydrogène comme source de carburant, plutôt que des hydrocarbures comme le pétrole et le charbon, offre de nombreux avantages. La combustion d'hydrogène produit de l'eau inoffensive avec le potentiel d'éliminer les émissions de dioxyde de carbone et leur fardeau environnemental. À la recherche de technologies qui pourraient conduire à une percée dans la réalisation d'une économie de l'hydrogène, un problème clé est de fabriquer de l'hydrogène à moindre coût. L'utilisation de catalyseurs pour diviser l'eau est le moyen idéal pour générer de l'hydrogène, mais cela nécessite généralement un apport d'énergie provenant d'autres produits chimiques, électricité, ou une partie de la lumière du soleil qui a suffisamment d'énergie.

Aujourd'hui, des chercheurs de l'Université d'Osaka ont développé un nouveau système catalytique pour séparer efficacement l'eau et produire de l'hydrogène avec l'énergie de la lumière solaire normale. Leur étude a été récemment publiée dans Angewandte Chemie Édition Internationale .

"Il n'a pas été possible d'utiliser la lumière visible pour la photocatalyse, mais notre approche consistant à combiner du phosphore noir nanostructuré pour la réduction de l'eau en hydrogène et du vanadate de bismuth pour l'oxydation de l'eau en oxygène nous permet d'utiliser une large gamme du spectre solaire pour produire de l'hydrogène et de l'oxygène avec une efficacité sans précédent, ", dit l'auteur principal Mingshan Zhu.

Le phosphore noir a un plat, structure bidimensionnelle similaire à celle du graphène et absorbe fortement la lumière sur l'ensemble du spectre visible. Les chercheurs ont combiné le phosphore noir avec du vanadate de bismuth, qui est un catalyseur d'oxydation de l'eau bien connu.

De la même manière que les plantes transportent des électrons entre différentes structures dans la photosynthèse naturelle pour diviser l'eau et fabriquer de l'oxygène, les deux composants de ce nouveau catalyseur pourraient transférer rapidement des électrons excités par la lumière solaire. Les quantités des deux composants ont également été optimisées dans le catalyseur, conduisant à la production d'hydrogène et d'oxygène gazeux dans un rapport idéal de 2:1.

Le coauteur Tetsuro Majima a déclaré :« La réalisation de la production d'hydrogène alimentée par la lumière du soleil est le fondement d'une société orientée vers l'hydrogène. Notre contribution surmonte un obstacle important, mais beaucoup de travail reste à faire pour faire de l'hydrogène une source de carburant pratique à l'avenir. »