La production d'hydrogène à partir de l'eau a fait l'objet de nombreuses recherches en vue de son utilisation comme alternative aux carburants. Bien que l'objectif soit de réduire la pollution environnementale, la plupart des procédés sont moins efficaces et produisent d'importantes émissions de CO₂. Cependant, des recherches récentes révèlent que le MOF peut stimuler la production d'hydrogène photocatalytique.
Une collaboration entre le professeur Kyriakos Stylianou de la Faculté des sciences de l' Université d'État de l'Oregon et son équipe de chercheurs a permis de créer un photocatalyseur qui assure une production d'hydrogène rapide et efficace . Les recherches montrent que ce nouvel outil peut contribuer à la réduction des émissions de gaz à effet de serre et à la lutte contre le changement climatique.
Le professeur Stylianou a déclaré : « Cette étude met en évidence le potentiel des hétérojonctions d'oxydes métalliques dérivées de MOF en tant que photocatalyseurs pour la production pratique d'hydrogène, contribuant ainsi au développement de solutions énergétiques durables et efficaces. »
Points forts
- En 1 heure, un gramme de RTTA-1 a produit plus de 10,700 XNUMX micromoles d’hydrogène.
- Le processus utilisait des photons à un taux impressionnant de 10 %, ce qui signifie que 10 photons sur 100 frappant RTTA-1 contribuaient à la production d'hydrogène.
Dans cette étude, les chercheurs ont utilisé un MOF pour obtenir une hétérojonction d'oxyde métallique. L'hétérojonction obtenue est une combinaison de deux matériaux aux propriétés complémentaires. Grâce à elle, ils fabriquent un catalyseur qui décompose efficacement et rapidement l'eau en hydrogène lorsqu'il est exposé au soleil.
Ils appellent cette hétérojonction RTTA (Reactorthosis terpisioides). Elle contient de l'oxyde de ruthénium et de l'oxyde de titane dérivés du MOF. Ces oxydes sont dopés à l'azote et au soufre. Après avoir testé plusieurs RTTA avec différentes quantités d'oxydes, ils ont trouvé la solution gagnante.
Le professeur Stylianou a déclaré : « Parmi les différents matériaux RTTA, le RTTA-1, avec la plus faible teneur en oxyde de ruthénium, a présenté le taux de production d'hydrogène le plus rapide et un rendement quantique élevé. »
Les MOF sont constitués d'ions métalliques chargés positivement et de molécules de liaison organiques. Ils possèdent également des structures modulables et de petits pores. De plus, leurs propriétés sont déterminées par les composants utilisés lors de leur synthèse.
Voici une autre méthode de production d'hydrogène vert rentable grâce aux MXènes actifs, selon les chercheurs du KIST.
Méthodes non durables de production d'hydrogène
Le reformage du méthane à la vapeur est une méthode conventionnelle couramment utilisée pour produire de l'hydrogène à partir de gaz naturel. Ce procédé génère un important émission de carbone. Il repose sur l'électrocatalyse, qui consiste à faire passer un courant électrique à travers un catalyseur. Non seulement cette méthode est polluante, mais elle est également coûteuse : environ 1.50 $ par kilogramme d'hydrogène produit, et 5 $ pour un kilogramme d'hydrogène vert.
Concernant les matériaux utilisés dans cette nouvelle recherche, le professeur Stylianou a déclaré : « L’oxyde de ruthénium n’est pas bon marché, mais la quantité utilisée dans notre photocatalyseur est minime. Pour les applications industrielles, si un catalyseur présente une bonne stabilité et une bonne reproductibilité, le coût de cette faible quantité d’oxyde de ruthénium devient moins important. »
