Il est possible de produire de l'hydrogène pour alimenter des piles à combustible en extrayant le gaz de l'eau de mer, mais l'électricité nécessaire pour le faire rend le processus coûteux. Le chercheur de l'UCF, Yang Yang, a mis au point un nouveau nanomatériau hybride qui exploite l'énergie solaire et l'utilise pour générer de l'hydrogène à partir de l'eau de mer de manière moins coûteuse et plus efficace que les matériaux actuels.

La percée pourrait un jour conduire à une nouvelle source de combustible à combustion propre, soulager la demande de combustibles fossiles et stimuler l'économie de la Floride, où le soleil et l'eau de mer sont abondants.

Yang, professeur adjoint titulaire d'un poste conjoint au NanoScience Technology Center de l'Université de Floride centrale et au Département des sciences et de l'ingénierie des matériaux, travaille sur la séparation solaire de l'hydrogène depuis près de 10 ans.

Cela se fait à l'aide d'un photocatalyseur - un matériau qui stimule une réaction chimique en utilisant l'énergie de la lumière. Lorsqu'il a commencé ses recherches, Yang s'est concentré sur l'utilisation de l'énergie solaire pour extraire l'hydrogène de l'eau purifiée. C'est une tâche beaucoup plus difficile avec l'eau de mer; les photocatalyseurs nécessaires ne sont pas assez durables pour gérer sa biomasse et son sel corrosif.

Comme indiqué dans le journal Sciences de l'énergie et de l'environnement , Yang et son équipe de recherche ont développé un nouveau catalyseur capable non seulement de récolter un spectre de lumière beaucoup plus large que d'autres matériaux, mais aussi résister aux conditions difficiles rencontrées dans l'eau de mer.

"Nous avons ouvert une nouvelle fenêtre pour diviser la vraie eau, pas seulement de l'eau purifiée dans un laboratoire, " a déclaré Yang. " Cela fonctionne vraiment bien dans l'eau de mer. "

Yang a développé une méthode de fabrication d'un photocatalyseur composé d'un matériau hybride. De minuscules nanocavités ont été gravées chimiquement sur la surface d'un film ultrafin de dioxyde de titane, le photocatalyseur le plus courant. Ces indentations de nanocavité étaient recouvertes de nanoflocons de bisulfure de molybdène, un matériau bidimensionnel avec l'épaisseur d'un seul atome.

Les catalyseurs typiques ne sont capables de convertir qu'une bande passante limitée de lumière en énergie. Avec son nouveau matériel, L'équipe de Yang est capable d'augmenter considérablement la bande passante de la lumière qui peut être récoltée. En contrôlant la densité de la lacune de soufre dans les nanoflocons, ils peuvent produire de l'énergie à partir de longueurs d'onde de lumière ultraviolette visible à proche infrarouge, ce qui le rend au moins deux fois plus efficace que les photocatalyseurs actuels.

"Nous pouvons absorber beaucoup plus d'énergie solaire de la lumière que le matériau conventionnel, " dit Yang. " Finalement, s'il est commercialisé, ce serait bon pour l'économie de la Floride. Nous avons beaucoup d'eau de mer autour de la Floride et un très bon ensoleillement."

Dans de nombreuses situations, produire un combustible chimique à partir de l'énergie solaire est une meilleure solution que produire de l'électricité à partir de panneaux solaires, il a dit. Que l'électricité doit être utilisée ou stockée dans des batteries, qui se dégradent, tandis que l'hydrogène gazeux est facilement stocké et transporté.

La fabrication du catalyseur est relativement facile et peu coûteuse. L'équipe de Yang poursuit ses recherches en se concentrant sur la meilleure façon d'augmenter la fabrication, et améliorer encore ses performances afin qu'il soit possible de séparer l'hydrogène des eaux usées.