Produire de l'hydrogène à partir de l'eau: nouvelle technologie, production record

Transformer la lumière du Soleil et l'eau en énergie propre, c'est le défi relevé par des chercheurs de l'Université d'État de l'Oregon avec leur nouveau photocatalyseur.

Une équipe dirigée par Kyriakos Stylianou de l'Université d'État de l'Oregon a mis au point un matériau capable de transformer efficacement la lumière du Soleil et l'eau en hydrogène. Cet hydrogène peut être utilisé dans les voitures et dans la fabrication de nombreux produits.


Stylianou et son équipe ont travaillé sur des matériaux appelés structures organométalliques (MOF). Ces matériaux sont composés de métaux et de molécules organiques, formant des structures avec des pores minuscules et des propriétés modulables.

Les chercheurs ont utilisé un MOF pour créer un catalyseur qui, exposé à la lumière du Soleil, sépare rapidement et efficacement l'eau en hydrogène. Ce catalyseur, appelé RTTA, est constitué de deux matériaux: l'oxyde de ruthénium et l'oxyde de titane, dopés avec du soufre et de l'azote.

Parmi les différents matériaux testés, RTTA-1 a montré les meilleurs résultats, produisant de l'hydrogène très rapidement et avec une grande efficacité. En une heure, un gramme de RTTA-1 a produit plus de 10 700 micromoles d'hydrogène, en utilisant efficacement 10% de la lumière reçue.

Cette performance est due aux propriétés synergiques des oxydes métalliques et des propriétés de surface du MOF parent. Cette découverte montre le potentiel des hétérojonctions d'oxydes métalliques dérivés de MOF pour une production d'hydrogène pratique.

La production d'hydrogène par séparation de l'eau via photocatalyse est plus propre que la méthode traditionnelle de reformage du méthane. Même si l'oxyde de ruthénium est coûteux, les petites quantités utilisées dans ce catalyseur pourraient permettre une application industrielle rentable.

Structures Organométalliques (MOF)

Les Structures Organométalliques, ou MOF (Metal-Organic Frameworks), sont des matériaux cristallins composés de ions métalliques reliés par des ligands organiques pour former des structures poreuses. Ces matériaux présentent une surface interne très élevée et une grande capacité d'absorption, ce qui les rend idéaux pour de nombreuses applications.

Les MOF se distinguent par leur capacité à être conçus de manière personnalisée, en modifiant les métaux et les ligands utilisés, pour obtenir des propriétés spécifiques. Ils sont utilisés dans divers domaines, notamment:
- Stockage de gaz: Les MOF peuvent stocker des gaz comme l'hydrogène ou le dioxyde de carbone de manière efficace en raison de leur surface interne élevée.
- Séparation de gaz: Grâce à leurs pores de tailles variées, ils peuvent séparer différents types de gaz.
- Catalyse: Les MOF peuvent servir de catalyseurs ou de supports de catalyseurs pour accélérer les réactions chimiques, comme la production d'hydrogène à partir de l'eau.
- Dépollution: Ils peuvent adsorber des polluants, rendant l'eau et l'air plus propres.

Les MOF sont donc des matériaux très prometteurs pour des applications dans le domaine de l'énergie propre et de l'environnement, notamment pour le stockage et la production d'hydrogène, ce qui contribue à réduire les émissions de gaz à effet de serre.