La recherche sur la photosynthèse artificielle représente un pas en avant vers l’hydrogène vert
Comment pouvons-nous produire de l’hydrogène propre sans brûler des hydrocarbures fossiles ou d’autres sources d’énergie non renouvelables? Nous pouvons le faire via la photoélectrochimie, ou la photosynthèse artificielle, une méthode qui – tout comme la photosynthèse – utilise la lumière du soleil et l’eau, comme avec l’électrolyse, pour obtenir de l’hydrogène, sans générer d’émissions nocives. Un groupe de chercheurs du Département de physique de l’Université de Trento s’est concentré précisément sur cette approche.
La recherche est publié dans le journal Carbone.
L’un des aspects les plus innovants de leur projet de recherche est l’utilisation de photocatalyseurs (Matériaux semi-conducteurs) en fonction de Matériaux bidimensionnelset en particulier, sur le nitrure de carbone graphitique (G-C3N4). Ce matériau est léger et durable et est utilisé pour briser la liaison chimique des molécules d’eau pour produire de l’hydrogène.
L’hydrogène est considéré comme l’une des solutions les plus prometteuses pour la transition énergétique. Mais la plupart des hydrogène produits aujourd’hui sont fabriqués via la méthode de la «réforme de la vapeur», où le méthane (un combustible fossile) est chauffé à des températures élevées; un processus qui n’est pas pleinement durable. L’équipe de recherche basée à Trento se concentre plutôt sur la production d’hydrogène à travers des cellules photoélectrochimiques.
Il s’agit d’un processus propre qui n’utilise pas d’hydrocarbures ou d’autres sources d’énergie non renouvelables pour briser la liaison chimique des molécules d’eau pour produire de l’hydrogène.
Francesca MartiniAuteur principal de l’étude, explique:
Le composé graphitique basé sur du nitrure de carbone graphitique a été suggéré comme un photocatalyseur possible.
Les auteurs de l’étude sont surpris par ce résultat. Les électrons sont plus de deux mille fois plus petits que les atomes du photocatalyseur. Par conséquent, ils se déplacent plus rapidement, tout comme un essaim d’insectes (les électrons) se déplace autour d’une personne (l’atome). Cependant, cela ne se produit pas dans le nitrure de carbone. C’est comme si l’essaim des insectes était d’accord avec la personne de marcher le bras dans le bras comme un couple, jusqu’à ce qu’ils rencontrent un ion hydrogène ensemble.
Matteo Calandra, Coordinateur de l’étude, explique:
Quand cela se produit,
«L’atome s’incline et laisse l’électron qui se lie à l’ion hydrogène passer. Tout comme le père (l’atome) de la mariée (l’électron) le fait quand il l’emmène à l’autel (ion hydrogène). »
Le travail des chercheurs continuera comme ils se produiront Simulations numériques Sur une base de données de plus de cinq mille matériaux auxquels ils ont accès, pour effectuer un dépistage de calcul et identifier de meilleurs catalyseurs que les catalyseurs actuels.
Pietro Brangi, Co-auteur de l’étude, conclut:
Nous espérons que cette recherche conduira à une forte innovation dans la production d’hydrogène à partir de cellules photoélectrolytiques.
«Grâce à cette méthodologie, nous pouvons désormais identifier systématiquement des matériaux mieux performants et accélérer les progrès dans la production de vert hydrogène“
Ce projet représente une étape importante vers la durabilité énergétique.
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