Crédit: Lettres d’ACS Energy (2024). DOI: 10.1021/acsenergylett.4c01347
Une équipe de recherche affiliée à l’UNIST a fait une découverte en développant une nouvelle technologie qui produit de l’hydrogène à haut rendement en utilisant de l’hématite (α-Fe2O3), une forme d’oxyde de fer (Fe2O3), qui a été exposé à l’oxygène et à l’eau.
Cette innovation a permis d’augmenter de 3,2 fois l’efficacité par rapport aux méthodes précédentes de production d’hydrogène à partir de l’eau en utilisant la lumière du soleil. Cette avancée devrait permettre d’utiliser une énergie plus abordable et plus respectueuse de l’environnement dans la vie quotidienne.
Dirigée par Ji-Hyun Jang de l’École d’ingénierie énergétique et chimique de l’UNIST, l’équipe a développé un système de production d’hydrogène respectueux de l’environnement utilisant des photoélectrodes à base d’hématite dotées d’excellentes propriétés électriques. La recherche est publiée dans la revue Lettres d’ACS Energy.
La production d’hydrogène repose actuellement en grande partie sur les combustibles fossiles, ce qui pose d’importantes préoccupations environnementales. Toutefois, avec l’avènement d’une technologie de production d’hydrogène respectueuse de l’environnement, la commercialisation devrait s’accélérer.
Les faibles performances électriques de l’hématite ont constitué un obstacle majeur à sa commercialisation, principalement en raison de sa zone de réaction étroite et de sa longue distance de transport des électrons. Pour remédier à ces limitations, l’équipe de recherche a optimisé ses caractéristiques structurelles.
En incorporant du germanium (Ge), du titane (Ti) et de l’étain (Sn) dans la matrice d’hématite, l’équipe a amélioré ses propriétés électriques et conçu une structure poreuse d’un diamètre moyen inférieur à 10 nm grâce à un traitement thermique.
Cette approche innovante a considérablement élargi la zone de réaction et raccourci la distance de transport des électrons, surmontant ainsi les défauts de l’hématite et produisant une amélioration substantielle de l’efficacité de la décomposition de l’eau.
Grâce à la fabrication de précurseurs d’hématite ramifiée, l’équipe a produit une structure hautement nanoporeuse avec un diamètre moyen de support inférieur à 10 nm entre les pores. Leurs résultats ont montré que l’efficacité de conversion de l’hydrogène à l’aide de la lumière solaire a été augmentée de 3,2 fois, ainsi qu’une excellente stabilité à long terme sur 100 heures sans aucune dégradation notable.
Le professeur Jang a souligné que leurs recherches constituent une étape importante vers la commercialisation de la production d’hydrogène vert et son application à divers systèmes de semi-conducteurs.
« Nos résultats démontrent le potentiel de notre stratégie pour développer des structures hautement nanoporeuses et suggèrent son applicabilité à une large gamme de matériaux pour diverses applications reposant sur des réactions de surface, notamment la conversion solaire, le stockage d’énergie et les capteurs », a noté l’équipe de recherche.
Plus d’information:
Juhyung Park et al., Photoanode en hématite à morphologie modifiée pour la séparation photoélectrochimique de l’eau, Lettres d’ACS Energy (2024). DOI: 10.1021/acsenergylett.4c01347
Fourni par l’Institut national des sciences et technologies d’Ulsan
Citation: Libérer le potentiel de la rouille : production d’hydrogène vert à haut rendement à partir d’hématite (2024, 17 juillet) récupéré le 17 juillet 2024 à partir de
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