Il s'agit d'un gros plan de nanoparticules de silicium sphériques d'environ 10 nanomètres de diamètre. Dans Lettres nano , Les scientifiques de l'UB rapportent que ces particules pourraient constituer la base de nouvelles technologies qui génèrent de l'hydrogène pour des applications d'alimentation portable. Crédit :Swihart Research Group, Université de Buffalo
(Phys.org) - De très petites particules de silicium réagissent avec l'eau pour produire de l'hydrogène presque instantanément, selon les chercheurs de l'Université de Buffalo.
Dans une série d'expériences, les scientifiques ont créé des particules de silicium sphériques d'environ 10 nanomètres de diamètre. Lorsqu'il est combiné avec de l'eau, ces particules ont réagi pour former de l'acide silicique (un sous-produit non toxique) et de l'hydrogène, une source potentielle d'énergie pour les piles à combustible.
La réaction ne nécessitait aucune lumière, chaleur ou électricité, et a également créé de l'hydrogène environ 150 fois plus rapidement que des réactions similaires utilisant des particules de silicium de 100 nanomètres de large, et 1, 000 fois plus rapide que le silicium en vrac, selon l'étude.
Les résultats sont apparus en ligne dans Lettres nano le 14 janvier. Les scientifiques ont pu vérifier que l'hydrogène qu'ils ont fabriqué était relativement pur en le testant avec succès dans une petite pile à combustible qui alimentait un ventilateur.
"Quand il s'agit de fractionner l'eau pour produire de l'hydrogène, le silicium nanométrique peut être meilleur que des choix plus évidents que les gens ont étudiés pendant un certain temps, comme l'aluminium, " a déclaré le chercheur Mark T. Swihart, professeur de génie chimique et biologique à l'UB et directeur de la force stratégique de l'université dans les systèmes nanostructurés intégrés.
Crédit :Swihart Research Group, Université de Buffalo
"Avec le développement ultérieur, cette technologie pourrait constituer la base d'une approche « il suffit d'ajouter de l'eau » pour générer de l'hydrogène à la demande, " a déclaré le chercheur Paras Prasad, directeur exécutif de l'Institut des lasers de l'UB, Photonique et biophotonique (ILPB) et professeur distingué SUNY dans les départements de chimie de l'UB, La physique, Génie électrique et médecine. "L'application la plus pratique serait pour les sources d'énergie portables."
Swihart et Prasad ont dirigé l'étude, qui a été complété par des scientifiques de l'UB, dont certains sont affiliés à l'Université de Nanjing en Chine ou à l'Université de Corée en Corée du Sud. Folarin Erogbogbo, un professeur assistant de recherche à l'ILPB de l'UB et un doctorat de l'UB, était le premier auteur.
La vitesse à laquelle les particules de 10 nanomètres ont réagi avec l'eau a surpris les chercheurs. En moins d'une minute, ces particules ont produit plus d'hydrogène que les particules de 100 nanomètres ont produit en 45 minutes environ. La vitesse de réaction maximale pour les particules de 10 nanomètres était environ 150 fois plus rapide.
Cette image de microscopie électronique à transmission montre des nanoparticules de silicium sphériques d'environ 10 nanomètres de diamètre. Ces particules, créé dans un laboratoire UB, réagir avec l'eau pour produire rapidement de l'hydrogène, selon une nouvelle étude de l'UB. Des images supplémentaires des particules sont disponibles sur http://www.buffalo.edu/news/releases/2013/01/017.html. Crédit :Swihart Research Group, Université de Buffalo
Swihart a déclaré que l'écart est dû à la géométrie. Au fur et à mesure qu'ils réagissent, les plus grosses particules forment des structures non sphériques dont les surfaces réagissent avec l'eau moins facilement et moins uniformément que les surfaces des plus petites, particules sphériques, il a dit.
Bien qu'il faille beaucoup d'énergie et de ressources pour produire les très petites boules de silicium, les particules pourraient aider à alimenter les appareils portables dans les situations où l'eau est disponible et la portabilité est plus importante que le faible coût. Les opérations militaires et les voyages de camping sont deux exemples de tels scénarios.
"Auparavant, on ignorait que nous pouvions générer de l'hydrogène aussi rapidement à partir de silicium, l'un des éléments les plus abondants de la Terre, " a déclaré Erogbogbo. " Le stockage sûr de l'hydrogène a été un problème difficile même si l'hydrogène est un excellent candidat pour l'énergie alternative, et l'une des applications pratiques de nos travaux serait la fourniture d'hydrogène pour l'alimentation des piles à combustible. Il peut s'agir de véhicules militaires ou d'autres applications portables à proximité de l'eau."
"Peut-être au lieu d'emporter un groupe électrogène à essence ou diesel et des réservoirs de carburant ou de grosses batteries avec moi au camping (civil ou militaire) où l'eau est disponible, Je prends une pile à combustible à hydrogène (beaucoup plus petite et plus légère que le générateur) et quelques cartouches en plastique de nanopoudre de silicium mélangée à un activateur, " Swihart a dit, envisager les applications futures. "Alors je peux alimenter ma radio satellite et mon téléphone, GPS, portable, éclairage, etc. Si je chronométre les choses correctement, Je pourrais même utiliser l'excès de chaleur généré par la réaction pour réchauffer de l'eau et faire du thé."
