Des matériaux innovants pour les technologies de combustible solaire
La production d'un gaz de synthèse (principalement composé d'hydrogène (H2) et de monoxyde de carbone) à partir d'eau et des rayons du soleil constitue le premier pas vers la fabrication d'un carburant solaire comme alternative aux combustibles fossiles. Les chercheurs cherchent de meilleurs catalyseurs et matériaux d'absorption de lumière pour cette réaction afin de constituer un dispositif photosynthétique viable sur une échelle utilisable. L'idéal serait d'utiliser des catalyseurs fabriqués à partir de métaux terrestres disponibles en abondance plutôt que de métaux précieux, et des matériaux bon marché absorbant efficacement la lumière de la totalité du spectre solaire. Le projet CO2SF (Solar fuel chemistry: Design and development of novel Earth-abundant metal complexes for the photocatalytic reduction of carbon dioxide), financé par l'UE, a étudié deux matériaux dépourvus de métal et absorbant la lumière, qui ont été combinés à un catalyseur à base de nickel, soluble dans l'eau, et associé à une enzyme productrice d'hydrogène. Le premier matériau était un nitrure de carbone, un matériau de carbone non toxique et économique fabriqué par la condensation de mélamine. Il s'est avéré être très stable, capable de rester actif plus longtemps que d'autres systèmes de photosensibilisateur, qui subit un photoblanchiment ou se dégrade sur de longues périodes d'irradiation. Le deuxième matériau était des points quantiques de carbone, qui peut être synthétisé à partir d'acide citrique, un matériau de départ non toxique, commun et abordable. Il s'est avéré efficace pour absorber la lumière et une quantité mesurable d'hydrogène a été produite même à partir de la lumière visible. L'utilisation d'enzymes hydrogénases comme catalyseurs était également innovante. Les chercheurs ont ainsi obtenu des renseignements sur leur action et leur mécanisme. Cette étude a conduit à la production de quatre publications scientifiques à impact élevé et plusieurs projets dérivés continuent d'exploiter les résultats du projet. Ces travaux ont contribué à ouvrir la voie au développement des technologies de combustibles solaires. Enfin, le captage, la conversion et le stockage de l'énergie solaire de cette manière aidera les scientifiques à développer des sources d'énergie neutre en carbone.
Mots‑clés
Combustible solaire, gaz de synthèse, carbone, catalyseurs, matériaux d'absorption de lumière, métaux terrestres, CO2SF
