(Phys.org) — L'hydrogène est utilisé comme source d'énergie dans les piles à combustible et peut être produit à partir d'eau en utilisant la lumière du soleil et un catalyseur approprié. Dans la revue Angewandte Chemie , Des chercheurs américains ont maintenant introduit un nouvel électrocatalyseur constitué d'un réseau conducteur de nanofils cœur-coquille qui est tout aussi efficace que les films d'oxyde métallique conventionnels sur oxyde d'indium et d'étain (ITO) et beaucoup plus transparent et robuste.
Les oxydes de nickel et de cobalt sont des matériaux d'anode intéressants pour l'oxydation de l'eau car ils sont facilement disponibles et présentent une activité catalytique élevée. Pour une utilisation dans les cellules de synthèse photoélectrique, dans lequel les conversions chimiques sont entraînées par la lumière, les oxydes sont typiquement déposés par électrolyse sur des substrats d'ITO. L'ITO est utilisé en raison de sa transmittance élevée et de sa faible résistance de feuille. Cependant, les potentiels élevés nécessaires à l'oxydation de l'eau font chuter la conductivité des surfaces d'ITO. En outre, l'indium est cher et la production de films ITO est coûteuse. Un autre inconvénient est que les couches d'oxyde catalytique réduisent la transmission lumineuse et donc la lumière captée par les composants photovoltaïques.
Une équipe dirigée par Benjamin J. Wiley de l'Université Duke à Durham a maintenant développé une nouvelle approche pour résoudre ces problèmes. Leur astuce consiste à remplacer l'électrode ITO par un réseau conducteur de nanofils de cuivre. Le cuivre est un élément commun et est de plusieurs ordres de grandeur moins cher que l'indium. En outre, les nanofils peuvent être rapidement, facilement, et déposés à peu de frais sur une surface de verre à partir d'un liquide. Après, les chercheurs déposent par électrolyse du nickel ou du cobalt sur les nanofils. Le réseau résultant de nanofils cœur-coquille est aussi efficace que des films d'oxyde métallique de composition similaire pour l'oxydation électrocatalytique de l'eau, mais est plusieurs fois plus transparent.
Le film de nanofils peut également être déposé sur une feuille flexible de plastique polyéthylène téréphtalate (PET) au lieu de verre. Contrairement aux électrocatalyseurs à base d'ITO sur substrats PET, qui souffrent d'une perte de conductivité importante après des flexions répétées, le film fait de nanofils n'est pas vraiment affecté. Les scientifiques sont optimistes quant au fait que leur approche ouvrira de nouvelles possibilités pour la conception de systèmes plus efficaces, mécaniquement robuste, et des systèmes de récolte de lumière abordables pour la production de combustibles solaires.
