L'énergie solaire stockée sous forme de carburant est quelque chose que les scientifiques espèrent pourraient en partie remplacer les combustibles fossiles à l'avenir. Les chercheurs de l'Université Lund en Suède ont peut-être résolu un problème de longue date qui a entravé le développement de carburants solaires durables. Si l'énergie solaire peut être utilisée plus efficacement en utilisant des systèmes à base de fer, cela pourrait ouvrir la voie à des combustibles solaires moins chers.
« Nous pouvons désormais voir des mécanismes précédemment cachés qui permettraient aux molécules à base de fer de transférer des charges plus efficacement aux molécules d'accepteur. Journal de l'American Chemical Society.
Une recherche intense pour de nouvelles façons de produire des carburants respectueuses de l'environnement est en cours. Ceux-ci pourraient aider à éliminer les combustibles fossiles qui dominent actuellement l'énergie mondiale. Une stratégie prometteuse consiste à développer des catalyseurs qui utilisent l'énergie solaire pour produire des combustibles tels que l'hydrogène vert.
Ces dernières années, des progrès significatifs ont été réalisés dans ce domaine, notamment le développement de catalyseurs solaires basés sur le fer et d'autres éléments communs. Malgré ces réalisations, la conversion de l'énergie du solaire en carburant s'est avérée trop inefficace dans les systèmes à base de fer.
Pour produire des combustibles solaires tels que l'hydrogène vert, les molécules absorbant la lumière doivent transférer la charge électrique à une molécule d'accepteur. Si le transfert ne fonctionne pas bien, une grande partie de l'énergie est perdue avant de pouvoir être stockée dans le carburant solaire. Bien que le fer soit peu coûteux et respectueux de l'environnement, ce problème a rendu difficile le fonctionnement des systèmes à base de fer aussi efficacement que des systèmes plus chers basés sur des métaux de terres rares.
En utilisant des calculs avancés, les chercheurs ont maintenant pu analyser le processus au niveau moléculaire. L'étude montre qu'une grande partie de l'énergie est perdue car les molécules d'accepteur collent souvent aux catalyseurs avant que la charge n'ait le temps de transférer.
Cependant, les chercheurs ont découvert des mécanismes inattendus par lesquels les molécules d'accepteur peuvent obtenir l'aide de molécules voisines pour terminer le transfert de charge. Cela peut réduire considérablement les pertes d'énergie et augmenter l'efficacité des systèmes d'énergie solaire à base de fer.
« Il était surprenant que l'environnement joue un rôle aussi crucial. Nos simulations montrent plusieurs façons inattendues dont l'interaction avec les molécules voisines peut faciliter la formation de produits riches en énergie », explique Persson.
Il s'agit d'une étape importante vers la production de carburant solaire viable avec des métaux communs. L'étude montre comment la première étape cruciale de la séparation de charge peut être optimisée, mais des étapes supplémentaires sont nécessaires avant que le processus puisse conduire à des carburants solaires finis.
« L'étude fournit de nouvelles informations sur la façon dont l'énergie solaire peut être convertie plus efficacement en utilisant des métaux communs tels que le fer. À long terme, cela peut contribuer au développement de combustibles solaires moins chers et plus durables – une pièce importante du puzzle dans la transition énergétique mondiale », conclut Persson.
