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Un nouveau catalyseur pour produire de l'hydrogène

Une étude du Technion (Institut de technologie d'Israël) vient d'être publiée par l'équipe du Dr. Mayaan, en collaboration avec l'équipe du Dr. Christou de l'Université de Floride . On en trouvera ci-dessous les références et l'abstract.

L'étude du Technion propose un tout nouveau catalyseur capable de produire de l'hydrogène.

Dans la lutte contre la production de gaz carbonique  CO2, principal gaz producteur d'effet de serre, remplacer la molécule de carbone par une molécule d'hydrogène constitue aujourd'hui un objectif de nombreux scientifiques. Mais l'H2 ne se trouve pas dans la nature à l'état naturel. Sa principale source est l'eau, H2O. Pour l'extraire de l'eau il faut électrolyser celle-ci. Ce processus exige plus d'énergie que l'hydrogène ne permettra d'en économiser en remplaçant le carbone dans un futur carburant.

L'étude du Technion propose une perspective qui semble intéressante. Elle consisterait à utiliser un nouveau catalyseur destiné à faciliter la production d'H2. Il s'inspirera de la photosynthèse permettant aux plantes d'utiliser la lumière solaire à température ambiante pour obtenir l'hydrogène dont elles ont besoin. En le combinant avec le gaz carbonique de l'air, elles obtiennent notamment la matière ligneuse dont elles ont besoin pour leur croissance. Ce procédé est plus largement utilisé par les cyanobactéries qui l'ont découvert il y a environ 2,3 milliards d'années pour notamment sortir de l'eau et se répandre sur la surface terrestre.

De nombreux essais ont été tentés pour utiliser des molécules synthétiques analogues à celles utilisées par les plantes et les bactéries photosynthétiques. Mais elles n'avaient pas donné de résultats jusqu'à présent car elles sont trop instables et que le catalyseur doit être utilisé dans l'eau, donc être soluble dans l'eau, ce qui n'a pas été le cas jusqu'à présent. ne facilite pas les expériences.

Les auteurs de l'article référencé ci-dessous propose un catalyseur construit sur le modèle naturel, auquel ils ajoutent un ligand rendant la molécule plus volumineuse, plus stable mais également plus hydrophile autrement dit soluble dans l'eau.

Nous pouvons nous étonner du fait que dans ces conditions l'article qui date de Novembre 2017 n'ait pas été signalé plus tôt, de même que les résultats de la recherche, qu'ils aient été positifs ou négatifs.

Référence

Article publié le 20 novembre 2017 par la revue Nature catalysis

A bioinspired soluble manganese cluster as a water oxidation electrocatalyst with low overpotential
https://www.nature.com/articles/s41929-017-0004-2#author-information

Auteurs

Abstract

The electrocatalytic oxidation of water is a challenging step towards the production of hydrogen as an alternative fuel. In nature, water oxidation is catalysed by a high oxidation state Mn4CaO x cluster. The corresponding industrial development of manganese catalysts for water oxidation is very attractive due to the low cost of this metal. A few manganese complexes have been previously explored as water oxidation catalysts using various chemical oxidants in homogeneous and heterogeneous systems. Efficient electrochemical water oxidation catalysed by a soluble manganese-oxo cluster, however, has not been achieved. Here, we report the synthesis and characterization of [Mn12O12(O2CC6H3(OH)2)16(H2O)4] (Mn12DH), a unique example within this class of compounds in being both highly soluble and stable in water. We demonstrate that Mn12DH, which is readily prepared from cheap and environmentally benign starting materials, is a stable homogeneous water oxidation electrocatalyst operating at pH 6 with an exceptionally low overpotential of only 334 mV.

 

02/01/2020
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