Des experts de l’université associée au centre de la Floride ont créé pour la première fois un matériau à l’échelle nanométrique capable de diviser efficacement l’eau de mer directement en oxygène et en un carburant énergétique parfaitement propre – l’hydrogène.
Le matériau particulier offre le haut de gamme et la stabilité nécessaires à l’électrolyse à l’échelle industrielle, qui pourrait produire un carburant énergétique propre à partir d’eau de mer.
Le carburant hydrogène dérivé de l’océan pourrait être une alternative abondante et durable aux carburants non renouvelables, mais la source de force potentielle a été limitée aux défis techniques, notamment la manière de le collecter pratiquement.
Les experts ont développé des matériaux nanométriques stables et durables pour catalyser la réaction d’électrolyse particulière, démontrée ici. Crédit : UCF
Des scientifiques de l’université associée au centre de la Floride ont créé pour la première fois un matériau à l’échelle nanométrique capable de diviser efficacement l’eau de mer directement en oxygène et en un carburant énergétique parfaitement propre – l’hydrogène. Le processus de rupture de l’eau en hydrogène et oxygène est reconnu comme l’électrolyse et sa réussite a été un problème jusqu’à présent.
Le matériau nanométrique particulièrement stable et durable afin de catalyser la réaction, que l’équipe de l’UCF a créé, est expliqué ce mois-ci dans le journal Matériaux supérieurs .
“Ce développement peut ouvrir de nouvelles fenêtres pour produire efficacement de l’hydrogène gazeux propre à partir d’eau de mer”, déclare Yang Yg, professeur agrégé au NanoScience Technologies Center de l’UCF et co-auteur de la recherche.
L’hydrogène est une forme d’énergie alternative qui, si elle est rendue moins chère et plus facile à produire, peut jouer un rôle majeur dans la lutte contre le changement climatique, selon le ministère de l’Énergie de l’UH.
L’hydrogène pourrait être transformé en électricité à utiliser dans les technologies de piles à combustible qui génèrent de l’eau potable en tant que produit et créent un cycle énergétique global respectueux de l’environnement, a déclaré Yg.
Juste comment ça marche
Les chercheurs ont notamment développé le matériau à couche mince ainsi que des nanostructures à la surface à base de séléniure de nickel et de fer ajouté ou «dopé» et de phosphore. Ce mélange offre les hautes performances et la stabilité nécessaires à l’électrolyse à l’échelle industrielle, mais qui a été difficile à réaliser en raison de problèmes, par exemple des réactions concurrentes, à l’intérieur du système qui compromettent l’efficacité.
Yang Yg est professeur associé au NanoScience Technology Center de l’UCF. Pointage de crédit : UCF
Le nouveau matériau représente les réponses concurrentes d’une manière peu coûteuse et performante, explique Yg.
En utilisant leur conception, les experts ont atteint une efficacité élevée et une stabilité à long terme pour obtenir plus de 200 heures.
« Les performances d’électrolyse de l’eau de mer atteintes par le film à double dopage dépassent de loin celles des catalyseurs d’électrolyse de pointe les plus récemment documentés et répondent aux exigences particulières nécessaires à une application pratique dans les secteurs industriels », déclare Yang.
Le spécialiste dit que le groupe travaillera pour continuer à améliorer l’efficacité électrique des matériaux qu’ils ont développés. Ils recherchent également des opportunités et des financements pour accélérer et aider à commercialiser le travail.
Référence : « Double dopage et synergie vers une électrolyse de l’eau de mer à haute performance » par Jinfa Chang, Guanzhi Wang, Zhenzhong Yang, Boyang Li, Qi Wang, Ruslan Kuliiev, Nina Orlovskaya, Meng Gu, Yingge Du, Guofeng Wang et Yang Yg, 8 juillet 2021, Matériaux innovants .
DOI : dix. 1002/adma. 202101425
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Les co-auteurs ont intégré Jinfa Chang, le chercheur postdoctoral, ainsi que Guanzhi Wang, le doctorant en science des matériaux et architecture, tous deux avec le NanoScience Technology Middle de l’UCF ; et Ruslan Kuliiev ’20MS, étudiant diplômé du programme de maîtrise en anatomie aérospatiale de l’UCF, et Nina Orlovskaya, enseignante associée à la section de génie mécanique et aérospatial de l’UCF, ainsi qu’au cluster de transformation des énergies renouvelables et des substances chimiques.
Yang détient des nominations mutuelles au NanoScience Technology Middle de l’UCF et au département associé à la science des matériaux et à l’ingénierie, qui fait partie du Collège d’anatomiste et de technologie informatique de l’université. Il est membre associé du cluster Énergie renouvelable et transformation chimique (REACT) de l’UCF. Il est par ailleurs co-mandataire secondaire à la Section de Chimie de l’UCF. Avant de rejoindre l’UCF en 2015, il était évidemment boursier postdoctoral à l’Université Rice et boursier Alexander vonseiten Humboldt à l’Université d’Erlangen-Nuremberg en Allemagne. Il ou elle a obtenu son doctorat en technologie des matériaux de l’université ou du collège Tsinghua en Chine.
