Des chercheurs de l'Université du Hebei en Chine et de l'Université d'Hakkaido au Japon ont récemment utilisé un absorbeur de lumière sélectif pour construire un système photothermique pouvant générer des températures allant jusqu'à 288 °C sous une faible irradiation solaire (1 kW m ^-2 ). Ce système, Présenté dans Communication Nature , atteint une température trois fois supérieure à celle générée par les systèmes de catalyse photothermique traditionnels.

« Notre objectif initial était de réaliser une catalyse photothermique extérieure alimentée par la lumière du soleil, mais la qualité de l'énergie thermique de la conversion solaire thermique est trop faible, c'est à dire., la température est trop basse pour être appliquée, " Yaguang Li, l'un des chercheurs qui a mené l'étude, dit Phys.org. "Par conséquent, nous avons défini la direction de la recherche en améliorant la température des matériaux photothermiques sous l'irradiation de la lumière du soleil ambiante."

Actuellement, la capacité d'absorption de la lumière solaire des matériaux photothermiques approche de sa limite. En outre, CO généré par la lumière du soleil ambiant 2 la méthanisation est impossible à réaliser, étant donné que les températures atteintes par les systèmes photothermiques existants sont généralement inférieures à 80 °C lors de l'irradiation, avec beaucoup d'énergie solaire étant dispersée. Pour résoudre ce problème, Li et ses collègues ont entrepris de réduire la dissipation thermique des matériaux photothermiques afin d'obtenir une plus grande concentration d'énergie thermique à l'intérieur de ceux-ci et par conséquent d'augmenter leurs températures.

Lorsqu'ils ont discuté de leur idée avec d'autres chercheurs dans le domaine, ils ont réalisé que le rayonnement thermique est un facteur déterminant pour la dissipation de chaleur dans les matériaux photothermiques. Cependant, comme le rayonnement thermique de tous les matériaux photothermiques est similaire au rayonnement du corps noir, leur rayonnement thermique ne peut pas être réduit.

"Nous avons remarqué le concept d'absorption sélective de la lumière, qui est un concept classique, proposé pour la première fois par Cabot dans les années 1940, " dit Li. "En 1955, Shaffer et al., a publié la théorie de base et la conception des revêtements d'absorption sélective de la lumière. Puis, cet absorbeur de lumière sélectif a commencé à être produit en série, appliqué sur les chauffe-eau solaires et d'autres domaines. Cependant, personne n'a introduit ce concept dans la catalyse photothermique, nous avons donc décidé de le faire. Nous avons découvert que cela produisait un effet magique :la catalyse photothermique était réalisée uniquement par le rayonnement solaire extérieur. »

Dans leurs expériences, les chercheurs ont utilisé un simple absorbeur de lumière sélectif industriel pour construire un réacteur catalytique photothermique. Cet instrument simple permet l'application de la catalyse photothermique d'une forte irradiation lumineuse à une faible irradiation lumineuse. En d'autres termes, cet instrument élargit considérablement la gamme des applications possibles pour la catalyse photothermique.

Li et ses collègues ont utilisé l'absorbeur de lumière pour créer un système photothermique capable de générer des températures remarquablement élevées. Ils ont également synthétisé ultramince amorphe Y 2 O 3 nanofeuillets avec des atomes de nickel uniques confinés (SA Ni/Y 2 O 3 ) et ont constaté qu'ils présentaient une quantité substantielle de CO 2 activité de méthanisation. En utilisant l'absorbeur de lumière sélectif, ils ont pu atteindre un CO 2 rendement de conversion de 80% et un CH 4 cadence de production de 7,5 L m ^-2 h ^-1 sous irradiation solaire ambiante.

"Dans ce travail, nous n'avons en fait utilisé que des théories classiques et des produits factorisés matures, " a expliqué Li. " Je pense que la plus grande importance de cette étude pour la science actuelle est qu'elle encourage les chercheurs à élargir leurs horizons et à améliorer la communication avec l'industrie. Je pense que cela pourrait conduire à d'énormes progrès dans les applications scientifiques."

À l'avenir, le système proposé par Li et ses collègues pourrait avoir des applications intéressantes, par exemple servant de plate-forme pour exploiter directement l'énergie solaire dispersée et convertir efficacement le CO 2 en produits chimiques précieux. Les chercheurs envisagent maintenant d'améliorer encore le réacteur photothermique utilisé dans leur étude, développer de nouveaux catalyseurs plus adaptés à la catalyse photothermique et favoriser l'industrialisation de leur système proposé.

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