Illustration en coupe transversale d'un modèle d'évolution de bulles de gaz sur la photoélectrode à couche mince et nanostructurée. Alors que H2 se forme au niveau de points de nucléation discrétionnaires sur la surface de l'électrode à couche mince (a) entraînant une coalescence des bulles de gaz et la formation d'une couche de mousse de bulles, la surface Rh nanostructurée favorise la formation de bulles de gaz H2 au niveau des pointes Rh induites, points chauds catalytiques (b). Ici, les gradients de concentration le long de la surface facilitent le transfert de H2 vers les bulles lors de la formation. La distance entre les points chauds empêche la coalescence des bulles de gaz formées. Crédit: Communication Nature (2018). DOI :10.1038/s41467-018-04844-y
Une équipe internationale de chercheurs a trouvé un moyen de rendre la production d'hydrogène solaire plus efficace dans les environnements de microgravité. Dans leur article publié dans la revue Communication Nature , le groupe décrit ce qu'ils ont appris d'expériences avec une cellule photoélectrochimique tombant dans une tour de chute.
Pour aller très loin dans l'espace, les futurs astronautes auront besoin de moyens pour créer leur propre air et leur propre carburant - en transporter suffisamment pour de très longs voyages s'avérerait peu pratique. Actuellement, les astronautes à bord de l'ISS génèrent de l'oxygène à l'aide d'un processus en deux étapes. La première étape consiste à produire de l'électricité à l'aide de cellules solaires. Dans la deuxième étape, l'électricité est utilisée pour réaliser une technique d'électrolyse avec de l'eau. Les chercheurs notent que ce processus fonctionne, mais c'est inefficace. Dans ce nouvel effort, leur objectif était d'améliorer l'efficacité de la technique d'électrolyse utilisée.
Les chercheurs expliquent que le processus actuel consiste à utiliser une électrode constituée d'un semi-conducteur absorbant la lumière :Typiquement, un phosphure d'indium de type p. L'électrode est ensuite recouverte d'une fine couche d'un catalyseur au rhodium. Comme cela a été noté dans le passé, l'inefficacité réside dans le problème des bulles d'hydrogène adhérant à la surface des électrodes, plutôt que de se soulever (en raison de la flottabilité) comme cela se produit sur Terre. Pour les faire gonfler dans un environnement de microgravité, les chercheurs ont modifié la texture de l'électrode. Plutôt que la surface plane normale, l'équipe a forcé le rhodium dans des pics et des vallées, avec la distance entre eux trop grande pour que les bulles d'hydrogène puissent s'y asseoir. Cela signifiait qu'ils devaient s'asseoir sur les pics, qui laissait moins de contact entre les bulles et la surface.
Pour tester leur idée, les chercheurs ont créé des capsules contenant leur appareil et les ont lâchées à 120 mètres de la tour de chute de Brême en Allemagne. Ils notent que chaque goutte s'est produite sur environ 9,3 secondes, suffisamment de temps pour que leur appareil produise de l'hydrogène gazeux.
Les chercheurs ont découvert que leur modification de la surface de l'électrode entraînait la production d'hydrogène gazeux aux mêmes taux que les appareils à gravité normale. Ils reconnaissent qu'il reste encore du travail à faire, mais suggèrent que leur approche semble prometteuse.
© 2018 Phys.org
