Des scientifiques de l'Université polytechnique de Tomsk conjointement avec des équipes de l'Université de chimie et de technologie, Prague et l'université Jan Evangelista Purkyne d'Ústí nad Labem ont développé un nouveau matériau 2D pour produire de l'hydrogène, qui est la base de l'énergie alternative. Le matériau génère efficacement des molécules d'hydrogène à partir de produits frais, sel, et l'eau polluée par l'exposition au soleil. Les résultats sont publiés dans Matériaux et interfaces appliqués ACS .

« L'hydrogène est une source d'énergie alternative. Ainsi, le développement des technologies de l'hydrogène peut devenir une solution au défi énergétique mondial. Cependant, il y a un certain nombre de problèmes à résoudre. En particulier, les scientifiques sont toujours à la recherche de méthodes efficaces et écologiques pour produire de l'hydrogène. L'une des principales méthodes consiste à décomposer l'eau par exposition au soleil. Il y a beaucoup d'eau sur notre planète, mais seulement quelques méthodes adaptées au sel ou à l'eau polluée. En outre, peu utilisent le spectre infrarouge, qui est 43% de toute la lumière du soleil, " Olga Guselnikova, l'un des auteurs et chercheur de la TPU Research School of Chemistry &Applied Biomedical Sciences, Remarques.

Le matériau développé est une structure à trois couches d'une épaisseur de 1 micromètre. La couche inférieure est une fine pellicule d'or, le second est en platine 10 nanomètres, et le troisième est un film de charpentes métallo-organiques de composés de chrome et de molécules organiques.

« Pendant les expériences, nous avons arrosé le matériau et scellé le conteneur pour prélever des échantillons de gaz périodiques afin de déterminer la quantité d'hydrogène. La lumière infrarouge a provoqué l'excitation de la résonance plasmon sur la surface de l'échantillon. Les électrons chauds générés sur le film d'or ont été transférés à la couche de platine. Ces électrons ont initié la réduction des protons à l'interface avec la couche organique. Si les électrons atteignent les centres catalytiques des charpentes métallo-organiques, ces derniers ont également été utilisés pour réduire les protons et obtenir de l'hydrogène, " explique Guselnikova.

Des expériences ont démontré que 100 centimètres carrés de matériau peuvent générer 0,5 litre d'hydrogène en une heure. C'est l'un des taux les plus élevés enregistrés pour les matériaux 2D.

"Dans ce cas, la charpente métallo-organique servait également de filtre. Il filtrait les impuretés et faisait passer de l'eau déjà purifiée sans impuretés à la couche métallique. Il est très important, car, bien qu'il y ait beaucoup d'eau sur Terre, son volume principal est soit de l'eau salée, soit de l'eau polluée. Ainsi, nous devrions être prêts à travailler avec ce genre d'eau, " note-t-elle.

À l'avenir, les scientifiques espèrent améliorer le matériau pour le rendre efficace pour les spectres infrarouge et visible.

« Le matériau démontre déjà une certaine absorption dans le spectre de la lumière visible, mais son efficacité est légèrement inférieure à celle du spectre infrarouge. Après amélioration, il sera possible de dire que le matériau travaille avec 93% du volume spectral de la lumière solaire, ", ajoute Guselnikova.