Une collaboration entre les instituts Joliot et Iramis montre qu'il est possible de réaliser la photo-production continue d’hydrogène à partir de l’eau, par la combinaison d’oxyde de titane, de nanotubes de carbone et de nanoparticules d’or dans une puce microfluidique. |
L’hydrogène gazeux est considéré comme un vecteur d’énergie durable et une alternative prometteuse aux carburants à base d’hydrocarbures. Encore faut-il pouvoir le produire "proprement" (i.e. sans émission de carbone issu de ressources fossiles) :
La décomposition de l’eau en dioxygène (O2) et en dihydrogène (H2) par photocatalyse solaire constitue l’une des pistes les plus intéressantes. L’utilisation de l’oxyde de titane (TiO2), matériau semi-conducteur, a largement été explorée pour cette transformation. Mais la méthode présente deux inconvénients :
Des chercheurs de l’équipe Nanosciences (SCBM/DMTS) et du NIMBE/LIONS du CEA, en collaboration avec la direction des énergies du CEA et l’École Polytechnique, ont combiné leurs savoir-faire pour optimiser la photodissociation de l’eau par le TiO2 et développer un dispositif photo-catalytique permettant la production continue de dihydrogène :
Le TiO2, les nanotubes de carbone et les nanoparticules d’or travaillent en synergie. Leur association permet de multiplier la production d’hydrogène par 2,5 par rapport à la simple combinaison TiO2/nanotubes de carbone et par 20 par rapport au TiO2 seul.
Une stratégie équivalente pourrait être appliquée à des procédés de dépollution de l’environnement en mettant en œuvre des dégradations photocatalysées de polluants chimiques, par exemple.
Contacts CEA - Joliot : Edmond Gravel et Eric Doris (JOLIOT/SCBM)
Contact CEA - IRAMIS : Florent Mallogi (NIMBE/LIONS)
Référence :
"Continuous flow photocatalytic hydrogen production from water synergistically activated by TiO2, gold nanoparticles and carbon nanotubes"
J. Farah, F. Malloggi, F. Miserque, J. Kim, E. Gravel and E. Doris. | Nanomaterials 13 (2023) 1184.