(Phys.org) — Diviser l'eau en ses composants, deux parties d'hydrogène et une partie d'oxygène, est une première étape importante vers la réalisation de carburants neutres en carbone pour alimenter notre infrastructure de transport, y compris les automobiles et les avions.

Maintenant, Des chercheurs de l'Université d'État de Caroline du Nord et des collègues de l'Université de Caroline du Nord à Chapel Hill ont montré qu'une technique de revêtement spécialisée peut rendre certains dispositifs de séparation d'eau plus stables et plus efficaces. Leurs résultats sont publiés en ligne cette semaine dans deux articles distincts du Actes de l'Académie nationale des sciences .

Dépôt de couche atomique, ou "ALD, " enrobe les structures tridimensionnelles d'un couche de matériau ultra-mince. "Un enrobage ALD est un peu comme le glaçage au chocolat à l'extérieur d'une barre Klondike - juste beaucoup, beaucoup plus mince, " explique le Dr Mark Losego, professeur adjoint de recherche en génie chimique et biomoléculaire à NC State et co-auteur de l'ouvrage. "Dans ce cas, les couches ont moins d'un nanomètre d'épaisseur - ou presque un million de fois plus fines qu'un cheveu humain."

Bien qu'extrêmement mince, ces revêtements améliorent la fixation et les performances des catalyseurs moléculaires liés à la surface utilisés pour les réactions de division de l'eau dans les dispositifs de production d'hydrogène-carburant.

Dans le premier article, "Fréparation de l'eau solaire dans une cellule photoélectrochimique moléculaire, " les chercheurs ont utilisé des revêtements ALD sur des cellules de fractionnement d'eau nanostructurées pour améliorer l'efficacité du flux de courant électrique du catalyseur moléculaire vers l'appareil. Les résultats ont considérablement amélioré la capacité de production d'hydrogène de ces cellules de fractionnement d'eau solaires à base moléculaire.

Dans le deuxième article, « Franchir le fossé entre la catalyse homogène et hétérogène dans l'oxydation de l'eau, " les chercheurs ont utilisé l'ALD pour "coller" les catalyseurs moléculaires à la surface des électrodes de séparation de l'eau afin de les rendre plus imperméables au détachement dans les solutions aqueuses non acides. Cette stabilité améliorée à pH élevé a permis une nouvelle voie chimique vers la séparation de l'eau qui est un million de fois plus rapide que la route qui avait été précédemment identifiée en acide, ou pH bas, environnements. Ces découvertes pourraient avoir des implications dans la stabilisation d'un certain nombre d'autres catalyseurs moléculaires pour d'autres voies d'énergie renouvelable, y compris la conversion du dioxyde de carbone en hydrocarbures.

« Dans ces rapports, nous avons montré que les revêtements nanométriques appliqués par ALD peuvent servir à plusieurs fins dans la technologie de séparation de l'eau, y compris l'augmentation de l'efficacité de la production d'hydrogène et l'allongement de la durée de vie des appareils, " dit Losego. " Dans le futur, nous aimerions construire des appareils qui intègrent ces deux avantages et nous orientent vers d'autres carburants d'intérêt, y compris la production de méthanol.