Une équipe de chercheurs en chimie de l'Université de Caroline du Nord à Chapel Hill a développé une approche unique pour exploiter l'énergie du soleil pour produire de l'hydrogène gazeux, une source potentielle d'énergie propre, à partir de l'eau, selon un article publié dans Nature Chemistry<. /je> .
Dirigée par Alexander Miller, chimiste à l'UNC-Chapel Hill, l'étude intitulée « L'auto-assemblage du catalyseur accélère le H2 électrocatalytique bimétallique piloté par la lumière. Evolution in Water » étudie un système qui utilise la lumière et l'électricité pour diviser l'eau en ses éléments constitutifs :l'hydrogène et l'oxygène.
"Ce que nous avons découvert, c'est que vous pouvez inciter ces catalyseurs à s'auto-assembler en ces globules, qui absorbent mieux la lumière et établissent des liaisons chimiques pour produire de l'hydrogène", a déclaré Miller. "Cette recherche représente une contribution significative au domaine de la catalyse et ouvre la voie au développement de technologies énergétiques efficaces et durables."
Miller, professeur de chimie au Collège des Arts et des Sciences, a été rejoint par Marc ter Horst, professeur-chercheur au laboratoire de résonance magnétique nucléaire; Isaac Cloward, assistant de recherche diplômé ; Tamara Jurado, associée de recherche postdoctorale ; Tianfei Liu, associé de recherche postdoctoral; et anciens membres de son laboratoire :Annabell Bonn, Matthew Chambers et Catherine Pitman.
Les chercheurs ont découvert que les structures moléculaires provoquaient le regroupement des catalyseurs (molécules qui accélèrent une réaction chimique sans être eux-mêmes consommés au cours du processus) pour former des micelles, qui sont des globules semblables à des dépôts huileux à la surface de l'eau lorsque de l'huile d'olive y est ajoutée. .
La séparation de l'eau est un processus clé dans les technologies des énergies renouvelables, en particulier dans la production d'hydrogène en tant que carburant propre et durable. L'hydrogène obtenu à partir de l'eau peut être utilisé pour les piles à combustible, les moteurs à combustion et d'autres applications, le seul sous-produit étant la vapeur d'eau.
"La séparation de l'eau a le potentiel de stocker l'énergie solaire sous forme de liaisons chimiques, ce qui répond à la nature intermittente de la production d'énergie solaire", a déclaré Miller. "La recherche sur des méthodes efficaces et rentables de fractionnement de l'eau constitue un domaine d'intérêt important dans le domaine des énergies renouvelables et du développement durable."
Les chercheurs ont également utilisé une technique spéciale appelée diffusion dynamique de la lumière, également connue sous le nom de spectroscopie de corrélation de photons, pour mesurer la taille des catalyseurs en analysant les fluctuations de l'intensité de la lumière diffusée. Cette technique non invasive a fourni des informations précieuses sur la taille, la forme et la distribution des catalyseurs.
Des micelles plus grosses produisent de l'hydrogène plus rapidement. Ils ont également utilisé un outil analytique appelé spectroscopie de résonance magnétique nucléaire, qui a confirmé qu'à l'intérieur de ces particules, les catalyseurs étaient proches les uns des autres.
"Nous voulons capter l'énergie du soleil et au lieu de la transformer en électricité, comme un panneau solaire sur votre toit, nous voulons générer un carburant que nous pouvons stocker et utiliser à la demande pour conduire une voiture, charger une batterie, allumer les feux. ", a déclaré Miller. "C'est une vue d'ensemble."
Plus d'informations : Isaac N. Cloward et al, L'auto-assemblage du catalyseur accélère l'évolution électrocatalytique du H2 bimétallique induit par la lumière dans l'eau, Nature Chemistry (2024). DOI :10.1038/s41557-024-01483-3
Informations sur le journal : Chimie naturelle
Fourni par l'Université de Caroline du Nord à Chapel Hill
