(Phys.org) —Des technologies d'énergie propre moins chères pourraient être rendues possibles grâce à une nouvelle découverte. Les membres de l'équipe de recherche dirigée par Raymond Schaak, professeur de chimie à la Penn State University, ont découvert qu'une réaction chimique importante qui génère de l'hydrogène à partir de l'eau est effectivement déclenchée - ou catalysée - par une nanoparticule composée de nickel et de phosphore, deux éléments peu coûteux qui sont abondants sur Terre. Les résultats de la recherche seront publiés dans le Journal de l'American Chemical Society .

Schaak a expliqué que le but de la nanoparticule de phosphure de nickel est d'aider à produire de l'hydrogène à partir de l'eau, qui est un processus important pour de nombreuses technologies de production d'énergie, y compris les piles à combustible et les cellules solaires. "L'eau est un combustible idéal, parce qu'il est bon marché et abondant, mais nous devons pouvoir en extraire l'hydrogène, " a déclaré Schaak. L'hydrogène a une densité énergétique élevée et est un excellent vecteur d'énergie, Schaak a expliqué, mais il faut de l'énergie pour produire. Pour rendre sa production pratique, les scientifiques ont recherché un moyen de déclencher les réactions chimiques requises avec un catalyseur peu coûteux. Schaak a noté que cet exploit est très bien accompli par le platine mais, parce que le platine est cher et relativement rare, lui et son équipe ont recherché des matériaux alternatifs. "Il y avait des prédictions que le phosphure de nickel pourrait être un bon candidat, et nous travaillions déjà depuis plusieurs années avec des nanoparticules de phosphure de nickel, " a déclaré Schaak. "Il s'avère que les nanoparticules de phosphure de nickel sont en effet actives pour produire de l'hydrogène et sont comparables aux alternatives les plus connues au platine."

Pour créer les nanoparticules de phosphure de nickel, les membres de l'équipe ont commencé avec des sels métalliques disponibles dans le commerce. Ils ont ensuite dissous ces sels dans des solvants, ajouté d'autres ingrédients chimiques, et chauffé la solution pour permettre aux nanoparticules de se former. Les chercheurs ont réussi à créer une nanoparticule quasi sphérique - pas une sphère parfaite, mais sphérique avec de nombreux plats, bords exposés. « La petite taille des nanoparticules crée une surface élevée, et les bords exposés signifient qu'un grand nombre de sites sont disponibles pour catalyser la réaction chimique qui produit de l'hydrogène, " expliqua Schaak.

L'étape suivante consistait pour les membres de l'équipe du California Institute of Technology à tester les performances des nanoparticules dans la catalyse des réactions chimiques nécessaires. Dirigé par Nathan S. Lewis, le professeur de chimie George L. Argyros au California Institute of Technology, les chercheurs ont effectué ces tests en plaçant les nanoparticules sur une feuille de titane et en immergeant cette feuille dans une solution d'acide sulfurique. Prochain, les chercheurs ont appliqué une tension et mesuré le courant produit. Ils ont trouvé que, non seulement les réactions chimiques se sont déroulées comme ils l'avaient espéré, ils se produisaient également avec un degré élevé d'efficacité.

"La technologie des nanoparticules a déjà commencé à ouvrir la porte à une énergie moins chère et plus propre qui est aussi efficace et utile, " a déclaré Schaak. " L'objectif est maintenant d'améliorer encore les performances de ces nanoparticules et de comprendre ce qui les fait fonctionner comme elles le font. Aussi, Les membres de notre équipe pensent que notre succès avec le phosphure de nickel peut ouvrir la voie à la découverte d'autres nouveaux catalyseurs qui sont également composés de matériaux abondants sur Terre. Les enseignements de cette découverte pourraient conduire à des catalyseurs encore meilleurs à l'avenir."