le verre révolutionnaire qui collecte plus d’énergie et peut produire de l’hydrogène

L’énergie solaire est très populaire en Espagne, où de plus en plus de personnes choisissent d’installer des panneaux photovoltaïques dans leur maison dans le but d’économiser sur leurs factures. Une technologie qui a évolué et qui peut être placée depuis les tuiles d’un toit jusqu’aux balcons d’une maison ; et cela pourrait désormais passer au second plan grâce à la création de un verre révolutionnaire qui collecte plus d’énergie et peut produire de l’hydrogène (H2).

L’hydrogène est actuellement un élément fondamental de la transition énergétique et pour l’obtenir grâce à l’énergie solaire, des chercheurs de l’Université Ludwig Maximilians (LMU) de Munich, en Allemagne, ont développé quelques méthodes. de nouvelles nanostructures performantes. Un supercristal qui détient le record mondial de production écologique d’hydrogène grâce à la lumière du soleil et représente une grande avancée dans la technologie photovoltaïque.

Ce nouveau matériau a été créé par Emiliano Cortés, professeur de physique expérimentale et de conversion d’énergie au LMU, en collaboration avec son équipe de chercheurs de l’université. Pour ce faire, les scientifiques se sont concentrés sur les nanostructures plasmoniques destinées à concentrer l’énergie solaire qui se sont révélées efficaces en générer de l’hydrogène à partir de l’acide formique à l’aide de la lumière du soleil; et qui ont été récemment présentés dans la revue scientifique Nature Catalysis.

Collectez plus d’énergie

Au lieu d’utiliser de gigantesques miroirs ou des fermes solaires, Emiliano Cortés et son équipe de scientifiques se sont immergés dans le nanocosme. « Là où les particules de haute énergie de la lumière solaire, les photons, rencontrent les structures atomiques, c’est là que commence notre recherche. Nous travaillons sur des solutions matérielles pour capter et utiliser l’énergie solaire plus efficacement« , déclare le professeur LMU dans un communiqué officiel.

Des matériaux qui permettent de créer de nouvelles cellules solaires et photocatalyseurs, ces derniers étant l’un des grands espoirs de l’industrie, car ils peuvent rendre l’énergie lumineuse accessible pour des réactions chimiques, évitant ainsi la nécessité de produire de l’électricité. Cependant, l’utilisation de la lumière solaire présente un défi : « elle atteint la Terre « diluée », donc l’énergie par surface est relativement faible« , selon Cortés.

Les panneaux solaires compensent cela en couvrant de grandes surfaces, mais le professeur du LMU et son équipe, en collaboration avec l’Université de Hambourg et la Freie Universität Berlin, ont décidé de développer de nouveaux cristaux ou nanostructures plasmoniques pouvant être utilisés pour concentrer l’énergie solaire. Ce verre révolutionnaire utilise deux métaux différents à l’échelle nanométrique, dont l’oret qu’ils peuvent mieux capter la lumière du soleil et la convertir en électrons à haute énergie.

« Nous créons d’abord des particules de l’ordre de 10 à 200 nanomètres à partir d’un métal plasmonique, qui dans notre cas est l’or. À cette échelle, un phénomène particulier se produit avec les métaux plasmoniques, qui comprennent également l’argent, le cuivre, l’aluminium et le magnésium : la lumière visible interagit très fortement avec les électrons du métalles faisant osciller de manière résonante », explique le professeur. Autrement dit, les électrons se déplacent très rapidement collectivement d’un côté à l’autre de la nanoparticule, créant une sorte de mini-aimant.

[El revolucionario vidrio que jubilará a las placas solares: aísla del calor y produce electricidad]

Le professeur du LMU explique que pour la lumière incidente, « il s’agit d’un changement fort, de sorte qu’elle interagit ensuite beaucoup plus fortement avec la nanoparticule métallique ». En d’autres termes, c’est comme une superlentille qui concentre l’énergie, mais à l’échelle moléculaire, ce qui permet aux nanoparticules de capter plus de lumière solaire et la convertir en électrons de très haute énergie; ce qui, à son tour, aide à piloter efficacement les réactions chimiques.

Pour exploiter cette énergie, les chercheurs ont disposé les particules d’or de manière ordonnée, de manière à ce qu’elles soient très proches, mais sans se toucher, afin de maximiser les interactions. L’objectif était d’augmenter la corrélation entre la lumière et la matière. Grâce à cela, ils ont découvert que l’absorption de la lumière augmentait plusieurs fois. « Les réseaux de nanoparticules d’or concentrent la lumière entrante de manière extrêmement efficace, produisant des champs électriques très localisés et puissants, les soi-disant « points chauds », expliquent les chercheurs.

Les « points chauds » permettent de placer des nanoparticules de platine, un matériau catalyseur classique et puissant, entre les particules d’or. Cela améliore l’absorption de la lumière solaire pour les réactions chimiques. « Le platine n’est pas le matériau préféré pour la photocatalyse car il absorbe mal la lumière du soleil. Cependant, nous pouvons le forcer dans des « points chauds » pour améliorer cette absorption autrement médiocre et améliorer les réactions chimiques avec l’énergie lumineuse. Dans notre cas, la réaction convertit l’acide formique en hydrogène« ils disent.

Record du monde

Ce nouveau verre est une bonne nouvelle pour la production de photocatalyseurs et se distingue par sa capacité à jouer un rôle important dans la transition énergétique. « Le matériel est tellement exceptionnel, en fait, que détient le record mondial de production d’hydrogène avec la lumière du soleil« , indique Emiliano Cortés; puisque ce supercristal a atteint lors de tests un taux de production d’hydrogène à partir d’acide formique de 139 millimoles par heure et par gramme de catalyseur.

Actuellement, l’hydrogène est principalement produit à partir de combustibles fossiles, notamment du gaz naturel. Dans le but d’obtenir une production plus durable, des équipes de recherche du monde entier travaillent depuis quelques temps sur des technologies utilisant des matières premières alternatives, comme l’eau ou l’ammoniac ; et développent des réacteurs photocatalytiques pour une production à grande échelle. Une approche qui promet une production d’énergie plus verte.

« Les solutions matérielles intelligentes comme les nôtres sont un élément fondamental pour le succès de la technologie. En combinant des métaux plasmoniques et catalytiques, nous faisons progresser le développement de photocatalyseurs puissants pour les applications industrielles. Il s’agit d’une nouvelle façon d’utiliser la lumière du soleil qui offre un potentiel pour d’autres réactions. , comme la conversion du dioxyde de carbone (CO2) en substances utilisables », expliquent les deux chercheurs ; Qui est-ce Ils ont déjà breveté le développement de ce verre.

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