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L'hydrogène est une source d'énergie idéale car il est abondant dans l'univers et peut être utilisé comme carburant. Il peut être produit à partir de diverses sources, dont l'eau. Lorsqu'il est brûlé, son seul sous-produit est la vapeur d'eau. Malgré ces avantages, l'hydrogène est rarement présent à l'état naturel sur Terre : il est en effet presque toujours lié à d'autres éléments dans des composés tels que les hydrocarbures et l'eau. Pour utiliser l'hydrogène comme source d'énergie, il faut l'extraire de ces composés.
Les chercheurs ont utilisé un processus de photosynthèse artificielle pour extraire l'hydrogène de l'eau. Ce processus imite la photosynthèse naturelle en convertissant la lumière du soleil en énergie chimique. Le système créé par les chercheurs comprend trois composants : un absorbeur de lumière, un catalyseur pour produire l'hydrogène, et une source d'électrons.
Le système est immergé dans l'eau, et une source de lumière fournit l'énergie à l'absorbeur de lumière. L'énergie permet au catalyseur de combiner les électrons fournis avec les protons de l'eau environnante pour produire de l'hydrogène. Les chercheurs ont utilisé la bactérie Shewanella oneidensis comme source d'électrons. Cette bactérie, qui peut donner des électrons au catalyste externe lorsqu'elles se développent dans des conditions sans oxygène, offrent une manière efficace et presque gratuite de fournir des électrons au système.
Les chercheurs envisagent un futur où chaque maison pourrait utiliser l'énergie du soleil pour produire et stocker de petites quantités d'hydrogène, une source d'énergie propre et bon marché. Cette recherche ouvre la voie à une source d'énergie renouvelable puissante.
Le système créé par les chercheurs de l'Université de Rochester imite la photosynthèse, en utilisant des nanocristaux semi-conducteurs comme absorbeurs de lumière et catalyseurs, et des bactéries pour fournir des électrons au système.
Le système est immergé dans l'eau et fonctionne grâce à la lumière. Les bactéries (les gros bâtonnets) interagissent avec les nanoparticules catalytiques (les petits points oranges) pour produire du gaz hydrogène (H2, les bulles).
Crédit : Illustration de l'Université de Rochester / Michael Osadciw