Une photocatalyse plus efficace par combinaison avec des nanocarbones

La nature sert souvent d'inspiration pour les entreprises scientifiques. L'utilisation de la lumière solaire dans des dispositifs photosynthétiques artificiels pour produire de l'hydrogène moléculaire (H2) utilisable dans des piles à hydrogène fait l'objet de nombreuses recherches. Les systèmes photocatalytiques dissocient les molécules d'eau en H2 et en oxygène. De nouveaux matériaux plus efficaces, stables et moins coûteux sont nécessaires.

Des chercheurs étudient des nanomatériaux hybrides composés de carbone nanostructuré et de semi-conducteurs inorganiques avec le soutien de l'UE au projet CARINHYPH. L'équipe a pris des nanotubes de carbone de grande qualité et du graphène et les a fonctionnalisés pour une intégration ultérieure avec de l'inorganique par la croissance in situ dans différentes architectures: des membranes de nanocarbone recouvertes d'hybrides inorganiques mésoporeux gyroïdes et de structures électrofilées.

Un aspect clé du projet est l'accent mis sur l'ingénierie des interfaces comme mécanisme permettant de contrôler les processus de transfert de charge entre les hybrides, et d'augmenter la durée de vie des charges et le rendement photocatalytique. Le projet a progressé dans l'optimisation des voies synthétiques à réaliser. Des techniques de spectroscopie de pointe ont fourni des informations inédites sur les propriétés électroniques à la jonction nanocarbone/inorganique du semi-conducteur, donnant des éléments pour ajuster les voies synthétiques en conséquence.

L'équipe CARINHYPH intègre des entreprises actives aux deux bouts de la chaîne d'approvisionnement. Thomas Swan Ltd. est une entreprise de chimie fine qui produit des nanotubes de carbone de grande qualité et du graphène en quantités industrielles. INAEL est une PME dans le secteur des matériaux inorganiques avancés. Une feuille de route de déploiement industriel est en cours de préparation pour développer le potentiel de mise en œuvre industrielle des matériaux. Elle inclut une analyse du cycle de vie (ACV) et des coûts du cycle de vie (ACCV) pour garantir la durabilité.

À court terme, le projet CARINHYPH contribue à la conception et à la synthèse rationnelles de nouveaux hybrides nanostructurés avec des performances catalytiques améliorées dans les applications d'énergie durable, telles que la dissociation de l'eau, la purification de l'eau, la photo-électrochimie et les dispositifs photovoltaïques. Sur le long terme, ces systèmes hybrides nanostructurés contribueront à la résolution des défis énergétiques de l'UE.