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Des chercheurs de l’université de Southampton ont transformé des fibres optiques en microréacteurs photocatalytiques qui transforment l’eau en hydrogène grâce à l’énergie solaire. Cette technologie révolutionnaire recouvre l’intérieur des tiges de fibres optiques microstructurées (MOFC) d’un photocatalyseur qui, grâce à la lumière, produit de l’hydrogène qui pourrait alimenter un large éventail d’applications.

Des microréacteurs photocatalytiques

Les MOFC ont été développés comme des réacteurs microfluidiques à haute pression, chacun d’entre eux abritant plusieurs capillaires qui font passer une réaction chimique sur toute la longueur de la tige.
Outre la production d’hydrogène à partir de l’eau, l’équipe de recherche étudie la conversion photochimique du dioxyde de carbone en combustible synthétique. Cette technologie unique constitue une solution potentiellement réalisable pour les énergies renouvelables, l’élimination des gaz à effet de serre et la production chimique durable.
Le Dr Matthew Potter, chercheur en chimie et auteur principal, déclare : « pouvoir combiner les processus chimiques activés par la lumière avec les excellentes propriétés de propagation de la lumière des fibres optiques présente un potentiel énorme. Dans ce travail, notre photoréacteur montre des améliorations significatives de rendement par rapport aux systèmes existants. C’est un exemple idéal de génie chimique pour une technologie verte du 21e siècle ».

La photocatalyse solaire

Pour que leur système puisse fonctionner, les scientifiques enduisent les fibres d’oxyde de titane, décoré de nanoparticules de palladium. Cette approche permet aux tiges de servir simultanément d’hôte et de catalyseur pour la division indirecte continue de l’eau, avec du méthanol comme réactif sacrificiel.
Le Dr Pier Sazio, coauteur de cette étude déclare : « les fibres optiques forment la couche physique du réseau mondial de télécommunications de quatre milliards de kilomètres de long, qui bifurque actuellement et s’étend à un rythme de plus de Mach 20, soit plus de 4300 mètres/seconde. Pour ce projet, nous avons réorienté cette extraordinaire capacité en utilisant les installations du Centre de recherche en optoélectronique de Southampton, afin de fabriquer des microréacteurs hautement modulables en verre de silice pur, dont les propriétés de transparence optique sont idéales pour la photocatalyse solaire ».

Une preuve de concept

Cette recherche s’appuie sur les résultats des recherches financées par le Conseil de recherches en sciences physiques et en génie des États-Unis (EP/N013883/1) sur les technologies des fibres photoniques pour la catalyse des combustibles solaires. Pour le moment cette recherche est une preuve de concept. Mais si les chercheurs arrivent à produire leurs fibres photocatalytiques, nous aurions accès à une toute nouvelle façon de produire de l’énergie renouvelable à partir de Soleil.
Cette recherche a été publiée dans ACS Photonics.
Source : University of Southampton
Crédit photo : Pexels