IIT Guwahati Développe un Matériau pour le Carburant à Hydrogène et le Dessalement de l'Eau

(MENAFN- AsiaNet News)

Des chercheurs de l’Institut Indien de Technologie de Guwahati ont développé un nouveau matériau capable de produire de l’hydrogène par électrolyse de l’eau. Bien que la décomposition totale de l’eau nécessite une tension thermodynamique de 1,23 V, ce matériau affiche une surpotentiel de réaction d’évolution de l’hydrogène (HER) ultrabaissé de seulement 12 mV, surpassant l’électrode commerciale Pt/C, ce qui met en évidence ses performances électrocatalytiques exceptionnelles.

De plus, le même matériau est également capable de soutenir la désalinisation de l’eau de mer à l’aide de l’énergie solaire. Les résultats de cette recherche ont été publiés dans la prestigieuse revue Advanced Functional Materials, dans un article co-écrit par le Prof PK Giri, Professeur au Département de Physique, avec ses chercheurs Koushik Ghosh et Sanjoy Sur Roy, à l’IIT Guwahati.

Le besoin de solutions durables

Le premier concerne l’augmentation des dégâts environnementaux causés par l’utilisation des combustibles fossiles. L’hydrogène est souvent considéré comme un carburant propre car, lorsqu’il est utilisé, l’eau est le seul sous-produit et aucune émission de CO2 n’est produite. Cependant, la majorité de l’hydrogène utilisé actuellement est générée à partir de combustibles fossiles. Cela souligne la nécessité de processus et de matériaux plus durables pour obtenir et produire de l’hydrogène.

Le second défi est la pénurie d’eau potable sûre. Pour y remédier, la désalinisation de l’eau de mer peut être une option. Cependant, c’est une méthode coûteuse. L’utilisation de la lumière solaire pour la désalinisation peut constituer une alternative rentable.

Un catalyseur innovant à base de MXene

En réponse, l’équipe de recherche de l’IIT Guwahati a développé un catalyseur à base de MXene capable de produire efficacement de l’hydrogène à partir de l’eau et d’agir comme photocatalyseur pour la désalinisation. Les MXenes sont un groupe de matériaux bidimensionnels connus pour leurs propriétés telles qu’une haute conductivité électrique. Cependant, les MXenes courants ont une surface active relativement faible, ce qui limite leurs performances catalytiques.

Pour surmonter cela, les chercheurs ont modifié le matériau en structures ultra-minces, en forme de rubans, afin d’améliorer le transport de charge et d’augmenter la surface active disponible. Ils ont également introduit des atomes de Ruthénium dans des sites vacants en oxygène du matériau modifié pour renforcer davantage ses performances catalytiques. Cette combinaison est censée renforcer les interactions métal-support, entraînant une activité catalytique fortement améliorée.

L’équipe a également réalisé des modélisations computationnelles avancées pour comprendre comment ces modifications atomiques contribuaient à la performance accrue. Lors des expériences, l’équipe a observé que le matériau modifié catalysait efficacement la réaction d’évolution de l’hydrogène lorsqu’une petite quantité d’énergie supplémentaire était fournie. Le matériau a montré de meilleures performances sous lumière simulée grâce à ses capacités exceptionnelles de conversion photothermique et a maintenu sa stabilité sur de longues durées, avec une baisse minimale de performance.

En parlant des résultats de la recherche, le Prof Giri a déclaré : « Le matériau à couches bidimensionnelles MXene est une matière merveilleuse avec des applications multifonctionnelles. Cette étude démontre le développement durable de l’énergie propre à l’hydrogène et d’une solution d’eau potable grâce à l’ingénierie des défauts de MXene ultrafin. En raison de ses performances élevées et de sa stabilité améliorée, le matériau développé a le potentiel d’une utilisation commerciale. »

Application dans la désalinisation de l’eau de mer

Dans le cadre des expériences, les MXenes ont été intégrés dans une structure tridimensionnelle spécialement conçue appelée évaporateur Janus. Cet appareil flotte sur l’eau et réduit la perte d’énergie en chauffant uniquement la couche de surface. Dans des conditions d’ensoleillement standard, il a atteint un taux d’évaporation d’environ 3,2 kg/m2/h.

Il a été testé en continu pendant cinq jours dans de l’eau salée sans dépôt de sel. Le système a efficacement éliminé les sels et autres contaminants, produisant une eau conforme aux normes internationales de qualité de l’eau pour la consommation humaine.

Les résultats montrent le potentiel de ce système à double fonction pour soutenir la désalinisation solaire ainsi qu’une production d’hydrogène plus durable pour le transport, l’industrie et le stockage d’énergie. (ANI)

(Cette histoire, à l’exception du titre, n’a pas été modifiée par l’équipe d’Asianet Newsable English et est publiée à partir d’une source syndiquée.)