Une meilleure production solaire de dihydrogène grâce aux nanoparticules de nickel

Publié par Redbran le 15/08/2018 à 15:00
Source: CNRS-INC
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Avec sa haute énergie par unité de masse, le dihydrogène est un vecteur idéal pour la production d'énergie. Il s'obtient par électrolyse de l'eau, une réaction qui réclame le passage d'un courant électrique entre deux électrodes: une anode et une cathode (La cathode est une électrode siège d'une réduction, que l'on qualifie alors de réduction...). Les anodes en silicium (Le silicium est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole Si...) présentent de nombreux avantages, mais ont besoin de lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil...) et s'usent particulièrement vite. Des chercheurs de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est...) des sciences chimiques de Rennes (CNRS/INSA Rennes/ENSC Rennes/Université Rennes 1) et du synchrotron (Le terme synchrotron désigne un grand instrument électromagnétique destiné...) SOLEIL ont développé une nouvelle technique pour les rendre plus efficaces, plus résistantes et moins chères. Ces travaux sont publiés dans la revue Energy & Environmental Science.



Grâce à sa forte densité d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la...) et à son stockage facile, le dihydrogène (Le dihydrogène est la forme moléculaire de l'élément hydrogène, qui existe...) est très prometteur pour transporter de l'énergie à grande échelle (La grande échelle, aussi appelée échelle aérienne ou auto échelle, est un...). Il peut s'obtenir lors de l'électrolyse (Dans l'industrie chimique, l'électrolyse est une méthode de séparation d'éléments ou de...) de l'eau par deux électrodes, avec un courant si possible issu d'énergies renouvelables telles que le solaire. Si les électrodes en silicium sont très prometteuses grâce à leurs propriétés semi-conductrices, les anodes en silicium se corrodent et se désactivent très rapidement. Le silicium réagit en effet dans les solutions aqueuses pour produire une couche de silice, un matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne...) isolant (Un isolant est un matériau qui permet d'empêcher les échanges d'énergie entre deux systèmes....) qui finit par empêcher l'électrolyse. Alors que de nombreuses équipes tentent d'élaborer des couches fines de matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en...) protecteurs laissant passer le courant, des chercheurs de l'Institut des sciences chimiques de Rennes (CNRS/INSA Rennes/ENSC Rennes/Université Rennes 1) et du synchrotron SOLEIL proposent une solution plus simple et moins coûteuse.

L'ajout de nanoparticules de nickel à la surface du silicium protège en effet l'anode, tout en maintenant 80 % du semiconducteur en contact avec la solution aqueuse. Cette méthode ouvre une nouvelle voie pour démocratiser l'utilisation du silicium, abondant et peu coûteux, comme matériau de base des feuilles artificielles: l'apport initial en énergie peut provenir des cellules photoélectrochimiques qui convertissent les photons (En physique des particules, le photon est la particule élémentaire médiatrice de l'interaction...) en charges électriques.

Financement: Projet ANR JCJC EASi-NANO, ANR-16-CE09-0001-01

Référence publication:
Kiseok Oh, Cristelle Mériadec, Benedikt Lassalle-Kaiser, Vincent Dorcet, Bruno Fabre, Soraya Ababou-Girard, Loïc Joanny, Francis Gouttefangeas et Gabriel Loget
Elucidating the Performance and Unexpected Stability of Partially Coated Water-Splitting Silicon Photoanodes
Energy & Environmental Science – Juin 2018
DOI: 10.1039/C8EE00980E

Contact chercheurs:
- Gabriel Loget, ISCR UMR6226, INSA Rennes, ENSC Rennes, Université Rennes 1
- Soraya Ababou-Girard, IPR UMR6251, Université Rennes 1
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