Les scientifiques de l'EPFL produisent de l'oxygène à partir du soleil, l'eau et les polymères semi-conducteurs. Ils présentent une voie prometteuse vers une production de combustible solaire économique et évolutive.

La photosynthèse naturelle a évolué pour transformer l'eau et la lumière du soleil en oxygène (O 2 ) et l'énergie chimique stockée. Dans les usines, ce processus n'est pas très efficace, Cependant, la possibilité de convertir la lumière du soleil en combustible chimique d'une manière économique et évolutive à l'échelle mondiale est une méthode très intéressante pour réduire notre dépendance aux combustibles fossiles. En tant que tel, les scientifiques recherchent depuis des décennies des voies vers des imitations efficaces et peu coûteuses de la photosynthèse naturelle. Il s'avère que le O 2 L'étape de production est assez délicate et reste un défi majeur pour la photosynthèse artificielle.

Maintenant, dans un récent rapport publié dans Catalyse naturelle , Le professeur Kevin Sivula et ses collaborateurs du Laboratoire d'ingénierie moléculaire des nanomatériaux optoélectroniques (LIMNO) de l'EPFL décrivent un mélange de polymères semi-conducteurs, communément appelé électronique plastique, qui démontre une oxydation de l'eau à énergie solaire très efficace (H 2 O → O 2 ).

Par rapport aux systèmes signalés précédemment, qui emploient des matériaux inorganiques tels que des oxydes métalliques ou du silicium et n'ont pas répondu aux exigences de performance et de coût pour l'industrialisation, les matériaux polymères rapportés dans ce nouveau travail ont des propriétés moléculairement accordables, et peuvent être mis en solution à basse température, permettant la fabrication de dispositifs à grande échelle à faible coût de fabrication.

La percée de l'équipe de l'EPFL a été réalisée en ajustant les propriétés des polymères pour répondre aux exigences de la réaction d'oxydation de l'eau et en les assemblant dans ce qu'on appelle un mélange "à hétérojonction en vrac" (BHJ) qui améliore encore l'efficacité du catalyseur solaire. réaction. En optimisant également la conduction des charges électroniques dans l'appareil en utilisant des interfaces soigneusement conçues, ils ont réalisé la première démonstration d'une "photo-anode" oxydant l'eau basée sur un mélange de polymères BHJ qui présente une performance de référence à ce jour, avec une performance supérieure de deux ordres de grandeur à celle des dispositifs à base organique précédents. De plus, l'équipe a identifié les facteurs clés qui influencent la performance robuste d'O 2 production, qui aidera à définir les voies à suivre pour améliorer encore les performances.

Grâce au potentiel de cette approche, le système développé par le professeur Kevin Sivula et ses collègues pourrait considérablement contribuer à faire progresser le domaine de l'électronique à base de polymères et à établir une voie prometteuse vers des solutions économiques, efficace, et la production évolutive de carburant solaire par photosynthèse artificielle.