fr.wedoany.com Rapport : Une équipe dirigée par des scientifiques de l’Université Yale aux États-Unis a mis au point une nouvelle « feuille » artificielle capable de simuler la photosynthèse avec une efficacité record, en convertissant directement la lumière solaire, l’eau et le dioxyde de carbone en méthanol, un carburant liquide. Le rendement en méthanol est 32 fois supérieur à celui des « feuilles » artificielles précédentes produisant de l’alcool. L’article correspondant a été publié dans le dernier numéro du Journal of the American Chemical Society.
Ce nouveau système condense des décennies de recherche de l’équipe : un catalyseur unique associé à une photoélectrode innovante. Ensemble, ils construisent une voie de conversion plus puissante et plus simplifiée, pouvant être étendue à des applications plus vastes. 
L’équipe avait déjà développé ce catalyseur, qui utilise l’énergie électrique pour convertir le dioxyde de carbone et l’eau en méthanol, avec un centre catalytique actif constitué d’une structure monomoléculaire de phtalocyanine de cobalt (ou de ses dérivés). Ils ont ancré cette structure moléculaire à la surface de nanotubes de carbone. Les nanotubes de carbone, extrêmement résistants et dotés d’excellentes propriétés de conduction électrique et thermique, peuvent transporter en continu des électrons à grande vitesse vers les sites catalytiques, réduisant ainsi le dioxyde de carbone en méthanol. Il s’agit d’un processus de réduction à six électrons, c’est-à-dire l’injection de six électrons dans une molécule de dioxyde de carbone. Avant cette découverte, le transfert d’électrons était limité, s’arrêtant à une réduction à deux électrons, et le catalyseur moléculaire ne pouvait convertir le dioxyde de carbone qu’en produits comme le monoxyde de carbone.
La photoélectrode est constituée d’une série de micro-piliers de silicium recouverts de carbone de fullerène. Cette conception structurelle est ingénieuse, offrant une géométrie idéale pour la génération et la séparation des charges, une interface de transfert d’électrons sur mesure, et une plus grande surface d’ancrage pour le catalyseur.
Cette fois, l’équipe a intégré cette photoélectrode, le catalyseur et un micro-module photovoltaïque à pérovskite multi-jonctions en un système solaire à carburant autonome, atteignant la plus haute efficacité jamais enregistrée pour la conversion photocatalytique du dioxyde de carbone en méthanol à base de silicium. Son efficacité de conversion de la lumière en méthanol est de 0,8 %, soit 32 fois supérieure au record précédent de conversion de la lumière en alcool par une « feuille » artificielle.
Cette nouvelle « feuille » peut capturer le dioxyde de carbone, principal responsable du changement climatique, dans l’air, produisant du méthanol, une matière première chimique et un carburant liquide alternatif de plus en plus prisé, ouvrant ainsi une nouvelle voie viable pour la conversion et le stockage de l’énergie solaire. L’équipe prévoit de continuer à optimiser la structure de cette nouvelle « feuille » afin d’améliorer encore l’efficacité de conversion.
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