Catalyseurs révolutionnaires : Mayence découvre un nouveau secret pour l'hydrogène vert !

Catalyseurs révolutionnaires : Mayence découvre un nouveau secret pour l'hydrogène vert !

Le 11 mars 2025, des chercheurs de l’Université Johannes Gutenberg de Mayence ont réalisé des progrès révolutionnaires dans la recherche sur la production d’hydrogène vert. Ils ont développé des catalyseurs de séparation de l’eau peu coûteux et efficaces à base de cobalt et de tungstène. Ces matériaux sont non seulement facilement accessibles mais également peu coûteux, ce qui augmente considérablement leur applicabilité à l’échelle industrielle. Les résultats complets ont été publiés dans la revue Angewandte Chemie.

Contrairement aux pots catalytiques conventionnels, qui souffrent souvent d'une perte de puissance, le pot catalytique nouvellement développé fait preuve d'une remarquable auto-optimisation. Son efficacité augmente avec le temps, en raison de profonds changements chimiques au cours du processus de division de l’eau. Le cobalt passe de Co2+ à Co3+, tandis que le rapport W5+ à W6+ change en tungstène. Cette dynamique améliore la cinétique de réaction du dégagement d’oxygène, qui est considérée comme un seuil critique dans le processus.

Le mécanisme innovant de division de l’eau

Une autre contribution importante à la production d'hydrogène vient des chercheurs dirigés par le Dr Paolo Giusto, qui ont étudié de manière approfondie le mécanisme de division de l'eau à l'aide de catalyseurs au nitrure de carbone. Ils ont pu déterminer les interactions détaillées entre le nitrure de carbone et l'eau, notamment le transfert de protons et d'électrons sous l'influence de la lumière. Il a été démontré que le nitrure de carbone est un catalyseur efficace permettant la production d’hydrogène via la photosynthèse artificielle.

Les résultats montrent que le nitrure de carbone est capable de décomposer l’eau en ses composants oxygène et hydrogène. Ce processus est crucial pour faire progresser la production de matériaux catalyseurs plus efficaces pour la production d’hydrogène à partir de la lumière solaire. Le catalyseur absorbe la lumière et utilise son énergie pour déstabiliser les molécules d'eau, provoquant ainsi un transfert d'électrons couplé aux protons qui affaiblit les liaisons chimiques de l'eau.

Perspectives de solutions énergétiques durables

Les développements des deux projets de recherche ont des implications considérables pour la future production d’énergie. L’auto-optimisation du catalyseur à base de cobalt et de tungstène pourrait contribuer à accroître l’efficacité de la production d’hydrogène vert à long terme. Dans le même temps, les découvertes sur la dynamique du nitrure de carbone et des molécules d’eau fournissent une base de compréhension plus approfondie pour la formation de solutions énergétiques durables.

A noter également le financement de projets de recherche : Dandan Gao est soutenu dans le cadre du programme Walter Benjamin de la DFG, qui permet à des scientifiques en phase de qualification après leur doctorat de mener leurs propres projets de recherche. Le projet reçoit également le soutien de la Fondation Carl Zeiss, de la Fondation Alexander von Humboldt et du domaine de profil JGU SusInnoScience.

Dans l’ensemble, la recherche sur ces catalyseurs rapproche la production durable d’hydrogène et pourrait contribuer de manière décisive à réduire la dépendance aux combustibles fossiles. Les développements futurs dans la technologie de l’hydrogène restent l’un des domaines les plus passionnants de la chimie appliquée.