Nouvelle molécule capable de récolter de l'énergie de l'ensemble du spectre visible de la lumière et de la transformer en hydrogène

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Nouvelle molécule capable de récolter de l'énergie de l'ensemble du spectre visible de la lumière et de la transformer en hydrogène

Par vhbazanm-- 4 févr.2020

Les scientifiques ont d'abord développé une seule molécule qui peut absorber l'énergie de tout le spectre visible de la lumière, ce qui signifie qu'elle peut piéger plus de 50% d'énergie en plus que les cellules solaires actuelles.

De plus, il peut agir comme un catalyseur pour transformer l'énergie solaire en hydrogène, une alternative d'énergie propre pour des utilisations telles que les véhicules à gaz.

La découverte, qui a été publiée cette semaine dans Chimie de la naturepourrait aider les humains à passer des combustibles fossiles à des sources d'énergie qui ne contribuent pas au changement climatique.

L'équipe qui a fait la découverte était dirigée par Claudia Turro, PhD, professeur de chimie à l'Ohio State University au Center for Chemical and Biophysical Dynamics.

«L'idée est que nous pouvons utiliser des photons du soleil et les transformer en hydrogène. Pour simplifier, nous économisons l'énergie solaire et la stockons dans des jonctions chimiques afin de pouvoir l'utiliser plus tard », a déclaré Turro.

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Les photons sont des particules élémentaires qui permettent au soleil de créer de l'énergie. Les chercheurs ont montré, pour la première fois, qu'il est possible de collecter de l'énergie à partir de l'ensemble du spectre visible du soleil, y compris de faible énergie comme l'infrarouge, une partie du spectre solaire qui était auparavant difficile à collecter et à transformer Rapide et efficace en hydrogène. L'hydrogène est un carburant propre, ce qui signifie qu'il ne produit pas de carbone ou de dioxyde de carbone en tant que déchet après utilisation.

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'Ce qui le fait fonctionner, c'est que le système peut rendre la molécule dans un état altéré, où elle absorbe les photons et peut stocker deux électrons pour produire de l'hydrogène', a déclaré Turro. 'Ce stockage des deux électrons dans une seule molécule est dérivé des deux photons, et lorsqu'il est utilisé ensemble pour produire de l'hydrogène est sans précédent.'

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La conversion de l'énergie solaire en carburant pour une voiture, par exemple, nécessite d'abord un mécanisme de collecte de cette énergie, puis cette énergie est convertie en carburant. La conversion nécessite quelque chose connu comme un catalyseur, un accélérateur de réaction chimique, permettant la conversion de l'énergie solaire en énergie utile comme l'hydrogène.

Les tentatives précédentes pour collecter l'énergie solaire et la convertir en hydrogène se sont concentrées sur les longues vagues d'énergie telles que les rayons ultraviolets, par exemple.

Auparavant, ils dépendaient également de catalyseurs de deux molécules ou plus, qui échangent des électrons (énergie) tout en alimentant l'énergie solaire. Mais dans cet échange, l'énergie est perdue, ce qui rend ces systèmes multi-moléculaires moins efficaces.

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Les quelques tentatives qui dépendent de catalyseurs à molécule unique étaient également inefficaces, a déclaré Turro. En partie parce qu'ils n'ont pas collecté d'énergie de tout le spectre visible du soleil et d'autre part parce que les catalyseurs eux-mêmes se dégradaient rapidement.

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L'équipe de recherche de Turro a découvert comment fabriquer un catalyseur à molécule unique - une forme de l'élément rhodium - ce qui signifie que moins d'énergie est perdue. De plus, ils ont découvert comment collecter l'énergie de fréquence infrarouge et ultraviolette, c'est-à-dire tout le spectre visible. Le système conçu par cette équipe de recherche est environ 25 fois plus efficace avec une lumière à faible onde proche infrarouge que les systèmes précédents qui utilisaient une seule molécule avec des protons ultraviolets selon l'étude.

Dans cette étude, les chercheurs ont utilisé la lumière LED pour faire briller la lumière dans la solution acide qui contenait la molécule active. Quand ils l'ont fait, ils ont constaté que l'hydrogène était produit.

Avant que ces découvertes puissent être traduites en applications réelles, il reste encore beaucoup à faire, a déclaré Turro. Le rhodium est un métal rare et la production de catalyseurs pour ce composé a un coût élevé. L'équipe travaille à ce que cette molécule produise de l'hydrogène plus durable et crée un catalyseur pour des matériaux plus abordables.

Réimprimé de l'Ohio State University

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- Traduit en espagnol par Aletheia Jurado

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