L'hydrogène à usage énergétique peut être extrait de manière écologique de l'eau et de la lumière du soleil, utilisant des nanoparticules polymères composites photocatalytiques développées par des chercheurs de l'Université d'Uppsala. Dans les tests de laboratoire, ces « points de polymère » ont montré des performances et une stabilité prometteuses. L'étude a été publiée dans le Journal de l'American Chemical Society .

Comment allons-nous répondre à la demande future d'énergie durable est une question très débattue. Une voie possible est l'hydrogène, qui peuvent être produites à partir de ressources renouvelables :eau et énergie solaire. Mais le processus nécessite ce que l'on appelle des photocatalyseurs. Traditionnellement, ceux-ci ont été faits de matériaux à base de métal qui sont souvent toxiques. Au lieu, un groupe de recherche dirigé par Haining Tian au laboratoire Ångström de l'Université d'Uppsala travaille au développement de photocatalyseurs organiques de taille nanométrique, des points de polymère, conçus pour être à la fois respectueux de l'environnement et rentables.

Étant donné que les points de polymère (Pdots) sont si minuscules, ils sont uniformément répartis dans l'eau. Par rapport aux photocatalyseurs traditionnels, cela fournit une plus grande surface de réaction, ce qui signifie que plus de lumière peut être stockée sous forme d'hydrogène gazeux. Le groupe de recherche a maintenant développé un Pdot contenant trois composants. Dans les essais, la particule a montré de très bonnes performances catalytiques et stabilité.

« La combinaison de plusieurs composants qui absorbent la lumière à différentes longueurs d'onde est le moyen le plus simple de créer un système dans lequel toutes les surfaces visibles capturent la lumière. Mais faire en sorte que ces composants fonctionnent bien ensemble dans un système photocatalytique est un défi, " dit Haining Tian, Professeur agrégé (Docent) de chimie physique à l'Université d'Uppsala.

Pour étudier dans quelle mesure les différents composants fonctionnent ensemble, Tian et ses collègues ont utilisé des techniques spectroscopiques dans lesquelles le Pdot a été exposé à la lumière pendant un certain temps. Ils ont ainsi pu suivre la création des intermédiaires photochimiques et, sous éclairage, disparu.

"C'est excitant de voir que le transfert d'énergie ultrarapide et le transfert d'électrons ont lieu dans une particule, et que cela aide le système à utiliser la lumière et à séparer la charge pour le processus catalytique, " dit l'auteur principal de l'étude, Aijie Liu, chercheur postdoctoral au Département de chimie-Laboratoire d'Ångström.

Les chercheurs ont réussi à optimiser le système de points polymères à trois composants afin qu'il catalyse la conversion de l'énergie solaire en hydrogène avec un taux d'efficacité de 7 % à 600 nanomètres (nm). C'est nettement mieux que les 0,3% à 600 nm obtenus par le groupe lorsqu'ils travaillaient sur des Pdots constitués d'un seul composant. Un problème a été précédemment que les photocatalyseurs se dégradent prématurément, mais maintenant, les chercheurs étaient incapables de discerner une dégradation distincte, même après 120 heures de test.