Selon une étude, des dispositifs fabriqués à partir de matériaux courants à base d’oxyde et de carbone peuvent produire de l’hydrogène pur à partir de l’eau pendant des semaines. Cette découverte pourrait aider à surmonter l’un des principaux défis de la production de combustible solaire : les matériaux absorbant la lumière actuellement disponibles sur terre sont limités en termes de performance ou de stabilité. L’évolution vers une décarbonisation totale et l’objectif du Royaume-Uni de parvenir à des émissions nettes nulles d’ici 2050 reposeront en grande partie sur le carburant hydrogène. Comme la majorité de l’hydrogène est actuellement produite à partir de combustibles fossiles, les scientifiques tentent de mettre au point des méthodes de production d’hydrogène plus respectueuses de l’environnement.
La fabrication de dispositifs capables de capter la lumière du soleil et de diviser l’eau pour produire de l’hydrogène vert est une approche permettant d’atteindre cet objectif. Bien que de nombreux matériaux absorbant la lumière aient été étudiés pour la production d’hydrogène vert, la majorité d’entre eux se désintègrent rapidement lorsqu’ils sont immergés dans l’eau.
Les matériaux absorbant la lumière les plus efficaces, par exemple, sont les pérovskites, qui sont instables dans l’eau et contiennent du plomb. En raison du risque de fuite, les scientifiques se sont efforcés de développer des alternatives sans plomb.
L’oxyiodure de bismuth (BiOI) est l’une de ces alternatives. Jusqu’à présent, il a été négligé en tant qu’option semi-conductrice non toxique pour les applications de combustible solaire en raison de sa faible stabilité dans l’eau. Mais sur la base d’études antérieures sur le potentiel de ce matériau, les chercheurs ont choisi de retenir le BiOI pour créer de l’hydrogène vert.
Les résultats de l’étude ont été publiés dans Nature Materials.
Les chercheurs ont créé des dispositifs qui imitent le processus naturel de photosynthèse dans les feuilles des plantes. Ces dispositifs de feuilles artificielles, fabriqués en BiOI et autres matériaux écologiques, absorbent la lumière du soleil et produisent de l’O2, de l’H2 et du CO.
Les chercheurs ont réussi à améliorer la stabilité de ces dispositifs de feuilles artificielles en prenant en sandwich le BiOI entre deux couches d’oxyde. Pour empêcher l’infiltration d’humidité, une pâte de graphite hydrofuge a été appliquée sur la structure du dispositif à base d’oxyde solide. En conséquence, la stabilité des pixels absorbant la lumière du BiOI est passée de quelques minutes à quelques mois.
Il s’agit d’une découverte majeure qui élève le BiOI au rang de capteur de lumière réalisable, capable de produire de l’hydrogène vert stable.
Le Dr Virgil Andrei, chercheur au St John’s College de l’Université de Cambridge, et les scientifiques de l’Imperial College de Londres, qui ont codirigé les recherches, ont déclaré que même si certains pixels étaient incorrects, ils étaient capables de les séparer afin qu’ils n’influencent pas le reste. Cela signifie que les chercheurs ont pu maintenir les performances du petit pixel sur une plus grande surface.
Ces résultats montrent que ces nouveaux dispositifs ont le potentiel de surpasser les absorbeurs de lumière conventionnels. Les nouvelles méthodes d’amélioration de la stabilité des dispositifs de feuilles artificielles BiOI peuvent maintenant être appliquées à d’autres systèmes uniques, contribuant ainsi à leur commercialisation.
