Des chercheurs de l'Université de Southampton ont transformé des fibres optiques en microréacteurs photocatalytiques qui convertissent l'eau en carburant hydrogène à l'aide de l'énergie solaire.

La technologie révolutionnaire recouvre l'intérieur des cannes à fibres optiques microstructurées (MOFC) d'un photocatalyseur qui, avec la lumière, génère de l'hydrogène qui pourrait alimenter un large éventail d'applications durables.

Chimistes, physiciens et ingénieurs de Southampton ont publié leur preuve de concept dans ACS Photonique et établira désormais des études plus larges qui démontrent l'évolutivité de la plate-forme.

Les MOFC ont été développés en tant que réacteurs microfluidiques à haute pression, chacun abritant plusieurs capillaires qui transmettent une réaction chimique le long de la canne.

Parallèlement à la production d'hydrogène à partir de l'eau, l'équipe de recherche multidisciplinaire étudie la conversion photochimique du dioxyde de carbone en carburant synthétique. La méthodologie unique présente une solution potentiellement réalisable pour les énergies renouvelables, l'élimination des gaz à effet de serre et la production chimique durable.

Dr Matthew Potter, Chercheur en chimie et auteur principal, déclare : « être capable de combiner des processus chimiques activés par la lumière avec les excellentes propriétés de propagation de la lumière des fibres optiques a un potentiel énorme. Dans ce travail, notre photoréacteur unique montre des améliorations significatives de l'activité par rapport aux systèmes existants. C'est un exemple idéal de génie chimique pour une technologie verte du 21e siècle."

Les progrès de la technologie des fibres optiques ont joué un rôle majeur dans les télécommunications, stockage de données et potentiel de mise en réseau ces dernières années. Cette dernière recherche implique des experts du Centre de recherche en optoélectronique de Southampton (ORC), partie de l'Institut Zepler pour la photonique et la nanoélectronique, pour exploiter le contrôle sans précédent des fibres sur la propagation de la lumière.

Les scientifiques enduisent les fibres d'oxyde de titane, décoré de nanoparticules de palladium. Cette approche permet aux cannes enrobées de servir à la fois d'hôte et de catalyseur pour le fractionnement indirect continu de l'eau, avec du méthanol comme réactif sacrificiel.

Dr Pier Sazio, co-auteur de l'étude de l'Institut Zepler, dit :« Les fibres optiques forment la couche physique du remarquable réseau mondial de télécommunications long de quatre milliards de kilomètres, bifurquant et s'étendant actuellement à un rythme de plus de Mach 20, c'est-à-dire plus de 14 ans, 000 pieds/s. Pour ce projet, nous avons réutilisé cette capacité de fabrication extraordinaire en utilisant des installations ici à l'ORC, pour fabriquer des microréacteurs hautement évolutifs en verre de silice pur avec des propriétés de transparence optique idéales pour la photocatalyse solaire."

Le nouvel article de la revue American Chemical Society (ACS) est dirigé par Matthew, avec des contributions du professeur de chimie Robert Raja, Alice Oakley et Daniel Stewart, le Dr Pier Sazio et le Dr Thomas Bradley de l'ORC, et le Dr Richard Boardman de l'ingénierie au centre d'imagerie à rayons X µ-VIS.

La recherche s'appuie sur les résultats des technologies de fibres photoniques financées par le Conseil de recherche en génie et en sciences physiques pour la catalyse des combustibles solaires (EP/N013883/1).

Professeur Robert Raja, co-auteur de l'étude et professeur de chimie des matériaux et catalyse, dit :« Au cours des 15 dernières années, nous avons été les pionniers du développement d'une plate-forme prédictive pour la conception de nanocatalyseurs multifonctionnels et nous sommes ravis que ce partenariat avec l'ORC conduira à des développements multi-échelles en photonique et en catalyse."