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Des chercheurs de l'Université nationale de science et de technologies MISiS, en collaboration avec leurs collègues étrangers, ont dévoilé une nouvelle méthode d'obtention d'hydrogène sans utiliser de métaux précieux coûteux dans le processus de craquage de l'eau.

La matière proposée ouvre des perspectives de mise en place de catalyseurs bidimensionnels efficaces. L'article sur cette élaboration a été publié dans la revue internationale ACS Energy Letters.

L'énergie écologique alternative gagne rapidement en popularité. En tête: les procédés les plus simples tels que l'énergie solaire et éolienne. L'efficacité de leur stockage et de leur utilisation dépend de la méthode de conversion de l'électricité en énergie de liaison chimique du carburant synthétisé.

Le combustible le plus réussi qu'il est possible d'obtenir à partir de l'énergie verte est l'hydrogène. La quantité de chaleur émise par la combustion de l'hydrogène dépasse plusieurs fois celle des hydrocarbures, en formant uniquement de l'eau qui ne représente aucune menace pour l'environnement. Cependant, à l'heure actuelle, les méthodes d'obtention d'hydrogène sont soit chères, soit inefficaces.

L'électrolyse, c'est-à-dire la décomposition de l'eau par catalyseur en oxygène et hydrogène grâce à l'électricité, est une méthode prometteuse pour obtenir de l'hydrogène. Problème: le catalyseur le plus efficace est le platine - un métal rare et cher. Cependant, la question n'est pas seulement celle du coût, mais également celle de l'efficacité de la catalyse en soi, car seule la surface de l'élément de platine participe à la réaction, sans utiliser le reste de sa masse.

Ce problème pourrait être réglé par l'utilisation de plaques de l'épaisseur d'un atome, mais la structure du platine ne permet pas de fabriquer des éléments bidimensionnels stables. "Dans les années 1930 déjà il a été démontré qu'un cristal bidimensionnel serait instable, mais les récentes découvertes ont prouvé que ce n'était pas le cas pour les composés à liaison covalente, ce qui a permis d'envisager différemment la possibilité de créer des catalyseurs bidimensionnels", a expliqué Zakhar Popov, chercheur du laboratoire de nanomatériaux non organiques de l'université MISiS.

En étudiant la nouvelle classe de matériaux bidimensionnels, les chercheurs de l'université MISiS, en collaboration avec leurs collègues de Hongrie (Institut de physique technique et de science des matériaux, Centre d'études énergétiques, Académie des sciences de Hongrie) et de Corée du Sud (Institut de recherche de standardisation et des sciences), ont trouvé un matériau correspondant tout à fait aux exigences du secteur énergétique: le disulfure de molybdène (MoS2) bidimensionnel a affiché les propriétés nécessaires lors d'une forte oxydation.

«Le disulfure de molybdène était déjà étudié en tant que catalyseur avant que nous sachions qu'il était capable d'être fortement oxydé. Cependant, la catalyse avait seulement lieu aux extrémités de la plaque, alors que l'oxydation a permis d'utiliser toute la surface grâce à la particularité unique de ce matériau: des centres monoatomiques se forment à sa surface où se produit la réaction chimique», a expliqué Pavel Sorokine, chercheur du laboratoire de nanomatériaux non organiques de l'université MISiS.

D'après ce dernier, l'application de matériaux bidimensionnels en tant que catalyseurs en est encore au stade des recherches préliminaires en laboratoire et de la modélisation théorique. Le principal domaine de leur étude actuellement est celui des semi-conducteurs pour des appareils électroniques.

A l'heure actuelle, les scientifiques ont démontré l'efficacité des modèles de laboratoire, mais l'implantation de cette technologie relève encore du futur. Le groupe de recherche poursuit son travail pour trouver des composés bidimensionnels prometteurs pour la catalyse.

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Tags:
carburant, recherche, énergie, Université nationale de technologie et de recherche (MISIS)
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