Des nanoparticules ouvrent la voie aux énergies alternatives propres

Des nanoparticules ouvrent la voie aux énergies alternatives propres

Des nanoparticules ouvrent la voie aux énergies alternatives propres 800 643 Sébastien BAGES

Non, l’image ne fait pas référence à un nouveau liquide vaisselle ou une nouvelle lessive. Mais elle fait plutôt référence à des technologies d’énergie propre moins chères qui pourraient devenir une réalité grâce à une nouvelle découverte.


Dirigés par Raymond Schaak, professeur de chimie de l’Université Penn State, les membres de l’équipe de recherche ont constaté qu’une réaction chimique importante générant de l’hydrogène à partir d’eau est effectivement déclenchée – ou catalysée – par une nanoparticule composée de nickel et de phosphore, deux éléments peu coûteux qui sont abondants sur Terre.

Les résultats de la recherche seront publiés dans la revue American Chemical Society.

Schaak a expliqué que le rôle de la nanoparticule de phosphure de nickel est d’aider à produire de l’hydrogène à partir d’eau, ce qui est un processus très important pour de nombreuses technologies de production d’énergie, y compris les piles à combustible et les cellules solaires.

« L’eau est un combustible idéal, parce qu’elle n’est pas chère et abondante, mais nous devons être en mesure d’extraire son hydrogène », a déclaré Schaak.

« L’hydrogène a une densité d’énergie élevée et un grand vecteur énergétique », a complété Schaak, mais elle nécessite de l’énergie pour être produite.

Dans l’objectif de rendre sa réalisation pratique, les scientifiques sont à l’affût d’un moyen de déclencher les réactions chimiques nécessaires avec un catalyseur peu coûteux. Schaak a évidemment noté que cet exploit peut très bien être accompli par le platine. Toutefois, parce que le platine est coûteux et relativement rare, lui et son équipe ont travaillé dur pour trouver des matériaux alternatifs.


« Il y a eu quelques projections montrant que le phosphure de nickel pourrait être un bon candidat, et nous avions déjà travaillé avec des nanoparticules avec cette base durant plusieurs années », a déclaré Schaak. « Il s’avère que les nanoparticules de phosphure de nickel sont en effet actifs dans la production d’hydrogène et sont comparables aux meilleures solutions existantes connues telles que le platine ».

Pour créer des nanoparticules de phosphure de dinickel (autre nom pour le phosphure de nickel), les membres de l’équipe ont commencé avec des sels métalliques qui sont disponibles dans le commerce. Ils ont ensuite dissout ces sels dans des solvants, ont ajouté d’autres ingrédients de produits chimiques, et ont chauffé la solution pour permettre aux nanoparticules de se former.

Les chercheurs ont ainsi pu créer une nanoparticule qui est quasi-sphérique – pas une sphère parfaite, mais sphérique avec de nombreux bords plats, exposés. « La petite taille des nanoparticules laisse une grande surface libre, et les bords exposés [à la manière d’une géode] signifie qu’un grand nombre d’emplacement [de la nanoparticule] sont disponibles pour catalyser la réaction chimique qui produit de l’hydrogène », a souligné Schaak.

L’étape suivante pour les membres de l’équipe situé à l’Institut Technologique de Californie fut de tester les performances des nanoparticules pour catalyser les réactions chimiques nécessaires.

Cette fois dirigés par Nathan S. Lewis, professeur de chimie du département George L. Argyros à l’Institut Technologique de Californie, les chercheurs ont effectué ces tests en plaçant des nanoparticules sur une feuille de papier de titane et en l’immergeant dans une solution d’acide sulfurique.Il ont ensuite appliqué une tension et mesuré le courant produit. Ils ont constaté que, non seulement les réactions chimiques se produisent comme ils l’avaient espéré, mais cela a été fait avec un haut degré d’efficacité.

« La technologie des nanoparticules a déjà commencé à ouvrir la porte à une énergie moins chère et plus propre, tant en étant aussi efficace et utile », a argué Schaak. « L’objectif est d’améliorer encore les performances de ces nanoparticules et de comprendre ce qui les fait fonctionner comme elles le font. Aussi, les membres de notre équipe espère que notre succès s’appuyant sur le phosphure de nickel peut ouvrir la voie à la découverte d’autres nouveaux catalyseurs constitués de matières abondantes sur Terre. L’aperçu que nous offre cette découverte pourrait conduire à de meilleurs catalyseurs à l’avenir ».

En plus de Shaak et de Lewis, de nombreux chercheurs ont contribué à cette étude dont Eric J. Popczun, Carlos G. Read, Adam J. Biacchi, et Alex M. Wiltrout, tous de Penn State ; et James R. McKone du California Institute of Technology. La recherche a été financée par la Fondation Nationale des Sciences américaine et par le Département américain à l’énergie. L’équipe a déposé une demande de brevet.


Citations de Science Daily
Crédit image À-la-Une : L’image montre des bulles de gaz d’hydrogène sortant de la surface d’un cristal de phosphure de nickel. Une équipe dirigée par Raymond Schaak de la Penn State University étudie des nanoparticules à base de phosphure de nickel comme moyen de créer des technologies énergétiques plus propres. © Eric Popczun, Penn State University

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Sébastien BAGES
About the author

Sébastien BAGES

Plus de trois années de travail passionné sur Civilisation 2.0 Actus, et fondateur de l'association Civilisation 2.0, je mets à contribution mon expertise de veille technique et scientifique, mon analyse de chef de projet, mon engouement pour la science et ses outils, et mon expérience dans le développement stratégique afin d'offrir à tous ce qui en résulte.

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