Modèle boule-et-bâton de la structure moléculaire du catalyseur de carburant solaire développé à Caltech. Le bleu représente les atomes de fer; le vert est nickel; le rouge est l'oxygène; le blanc est l'hydrogène. Crédit :Caltech
Les chercheurs de Caltech ont fait une découverte qui, selon eux, pourrait conduire à la production économiquement viable de combustibles solaires dans les prochaines années.
Pendant des années, la recherche sur les combustibles solaires s'est concentrée sur le développement de catalyseurs capables de diviser l'eau en hydrogène et en oxygène en utilisant uniquement la lumière du soleil. Le carburant hydrogène résultant pourrait être utilisé pour alimenter des véhicules à moteur, installations électriques, et les piles à combustible. Puisque la seule chose produite par la combustion de l'hydrogène est l'eau, aucune pollution par le carbone n'est ajoutée à l'atmosphère.
En 2014, chercheurs du laboratoire de Harry Gray, Professeur de chimie Arnold O. Beckman de Caltech, développé un catalyseur de fractionnement de l'eau composé de couches de nickel et de fer. Cependant, personne n'était tout à fait sûr de son fonctionnement. De nombreux chercheurs ont émis l'hypothèse que les couches de nickel, et non les atomes de fer, étaient responsables de la capacité de séparation de l'eau du catalyseur (et d'autres comme lui).
Pour le savoir avec certitude, Bryan Hunter (PhD '17), un ancien boursier de l'Institut Resnick, et ses collègues du laboratoire de Gray ont créé une configuration expérimentale qui a affamé le catalyseur d'eau. "Quand tu enlèves un peu d'eau, la réaction ralentit, et vous êtes capable de prendre une photo de ce qui se passe pendant la réaction, " il dit.
Génération de gaz par un catalyseur à combustible solaire. Crédit :Caltech
Ces images ont révélé le site actif du catalyseur - l'emplacement spécifique où l'eau est décomposée en oxygène - et ont montré que le fer effectuait la réaction de séparation de l'eau, pas nickel.
"Notre mécanisme soutenu expérimentalement est très différent de ce qui a été proposé, " dit Chasseur, premier auteur d'un article publié le 6 février dans Joule , une revue de recherche sur l'énergie durable, décrivant la découverte. "Maintenant, nous pouvons commencer à apporter des modifications à ce matériau pour l'améliorer."
Gris, dont les travaux portent sur les combustibles solaires depuis des décennies, dit que la découverte pourrait être un "changeur de jeu" pour le domaine.
"Cela alertera les gens du monde entier que le fer est particulièrement bon pour ce type de catalyse, " dit-il. " Je ne serais pas du tout choqué si les gens commençaient à utiliser ces catalyseurs dans des applications commerciales dans quatre ou cinq ans. "
L'article décrivant la recherche en Joule est intitulé, "Piéger un intermédiaire de fractionnement de l'eau de fer (VI) dans des milieux non aqueux."
