Toutes les heures, le soleil sature la terre avec plus d'énergie que les humains n'en utilisent en un an. Exploiter une partie de cette énergie pour répondre à la demande mondiale est devenu un grand défi, avec le monde sur le point de doubler sa consommation d'énergie en seulement trente ans.

Dans une nouvelle étude, des chercheurs du Biodesign Center for Applied Structural Discovery (CASD) et de la School of Molecular Sciences de l'ASU prennent une page du livre de cours sur la nature. Inspiré par la façon dont les plantes et autres organismes photosynthétiques collectent et utilisent l'énergie rayonnante du soleil, ils espèrent développer des technologies qui récoltent la lumière du soleil et la stockent sous forme de carburants sans carbone ou neutres en carbone.

"Cet article décrit une stratégie générale mais utile pour mieux comprendre le rôle des catalyseurs dans les technologies émergentes pour convertir la lumière du soleil en carburants, " dit l'auteur correspondant Gary Moore.

La recherche apparaît dans le numéro actuel de la revue American Chemical Society (ACS) Matériaux énergétiques appliqués et orne sa couverture.

Malgré les progrès de la technologie des panneaux solaires, leurs limites sont apparentes. Les chercheurs aimeraient stocker l'énergie accumulée du soleil sous une forme concentrée, à utiliser quand et où cela est nécessaire. Les catalyseurs - des matériaux qui agissent pour accélérer la vitesse à laquelle les réactions chimiques se produisent - sont un ingrédient essentiel pour récolter la lumière du soleil et la stocker comme carburants, par un processus connu sous le nom de photoélectrosynthèse.

Comme le montrent les auteurs, cependant, l'efficacité des catalyseurs dépend de manière critique de la façon dont ils sont utilisés dans les nouvelles technologies vertes. L'objectif est de maximiser l'efficacité énergétique et, dans la mesure du possible, utiliser des éléments riches en terre.

Selon Brian Wadsworth, chercheur au centre CASD et auteur principal de la nouvelle étude, une approche moins c'est plus des catalyseurs peut améliorer les performances des dispositifs photoélectrosynthétiques :

"Il existe une notion traditionnelle selon laquelle des charges de catalyseur relativement élevées sont bénéfiques pour maximiser les vitesses de réaction et les performances associées des matériaux catalytiques, " dit Wadsworth. " Cependant, cette stratégie de conception ne doit pas toujours être mise en œuvre dans des assemblages impliquant la capture et la conversion de l'énergie solaire, car des couches de catalyseur relativement épaisses peuvent nuire aux performances en empêchant la lumière du soleil d'atteindre un matériau absorbant la lumière sous-jacent et/ou en défavorisant l'accumulation d'états catalytiquement actifs.

La nouvelle recherche fournit un cadre pour une meilleure compréhension des performances catalytiques des dispositifs à combustible solaire et ouvre la voie à de nouvelles découvertes.