Technologie de séparation de l'eau alimentée à l'énergie solaire
Des chercheurs ont mis au point un système qui utilise l'énergie des électrons chauds pour séparer les molécules d'eau en oxygène et en hydrogène – les matières premières des piles à combustible, des dispositifs électrochimiques qui produisent une électricité propre et efficace.
 |
| Image illustrative |
Des chercheurs de l'université Rice (États-Unis) ont mis au point une nouvelle méthode efficace pour capter l'énergie solaire et la convertir en énergie propre et renouvelable en divisant les molécules d'eau.
Cette technologie repose sur la configuration de nanoparticules d'or activées par la lumière pour capter la lumière du soleil et convertir l'énergie solaire en électrons hautement excités, que les scientifiques appellent « électrons chauds ».
Les électrons chauds ont le potentiel de déclencher des réactions chimiques utiles, mais ils se désintègrent très rapidement, et les scientifiques s'efforcent de capter leur énergie.
La capture de ces électrons à haute énergie avant qu'ils ne se refroidissent pourrait permettre aux fournisseurs d'énergie solaire d'accroître considérablement l'efficacité de la conversion de l'énergie solaire en électricité et d'atteindre les objectifs nationaux de réduction du coût de l'énergie solaire.
Dans les nanoparticules photoactivées, la lumière est capturée et convertie en plasmons, des ondes électroniques fluides se propageant à la surface métallique des nanoparticules. Les plasmons sont des états de haute énergie de courte durée, mais des chercheurs de l'Université Rice, ainsi que d'autres institutions, ont mis au point des méthodes pour capter l'énergie des plasmons et la convertir en chaleur ou en lumière exploitable. Les nanoparticules plasmoniques constituent également l'une des méthodes les plus prometteuses pour exploiter l'énergie des électrons chauds, et l'équipe de recherche de l'Université Rice travaille à cet objectif dans le cadre de plusieurs études récentes.
Des chercheurs ont mis au point un système qui utilise l'énergie des électrons chauds pour séparer les molécules d'eau en oxygène et en hydrogène – les matières premières des piles à combustible, des dispositifs électrochimiques qui produisent une électricité propre et efficace.
Pour exploiter les électrons chauds, l'équipe de recherche les a d'abord séparés de leurs « trous d'électrons » correspondants, ces états de basse énergie que les électrons chauds contournent lorsqu'ils reçoivent de l'énergie plasmonique. La durée de vie très courte des électrons chauds s'explique par leur tendance à libérer de l'énergie et à retourner à des états de basse énergie. Le seul moyen d'éviter ce phénomène est d'optimiser le système afin que les électrons chauds et les trous d'électrons se séparent rapidement. La méthode classique utilisée par les ingénieurs électriciens consiste à forcer les électrons chauds à atteindre une barrière d'énergie agissant comme un clapet anti-retour, mais cette méthode est peu efficace.
Le système se compose de trois couches de matériaux. La couche inférieure est une fine feuille d'aluminium recouverte d'oxyde de nickel transparent et parsemée de nanoparticules d'or plasmoniques, qui sont des disques en forme de palet de hockey d'un diamètre d'environ 10 à 30 nm.
Lorsque la lumière du soleil frappe directement le disque ou se réfléchit sur l'aluminium, les disques convertissent l'énergie lumineuse en électrons chauds. L'aluminium attire les trous d'électrons, et l'oxyde de nickel leur permet de passer, tout en retenant les électrons chauds piégés sur les nanoparticules d'or. Les chercheurs ont permis aux nanoparticules d'or de catalyser l'électrolyse de l'eau en plaçant le matériau sur une surface plane et en l'immergeant dans l'eau. Au cours de l'expérience, l'équipe de recherche a mesuré le photocourant de l'électrolyse de l'eau sans mesurer directement les gaz hydrogène et oxygène produits.
Selon Chinhphu.vn
