Photoélectrochimie
Définition
La photoélectrochimie est un domaine multidisciplinaire impliquant la science des surfaces, l'électrochimie, la photochimie, la physique du solide et l'optique.
Le processus de photoélectrochimie est caractérisé comme une interaction lumière-électrochimie sous une lumière appliquée qui génère une excitation électronique suite au transfert de charge à partir d'un matériau photoexcité.
Exemple d'une réaction étudiée en photoélectrochimie :
Une étude en photoélectrochimie. Une stratégie prometteuse pour atténuer à la fois la pénurie d'énergie et le réchauffement climatique consiste à convertir le CO2 en produits chimiques pouvant être utilisés comme carburants (carburants chimiques) en utilisant des sources d'énergie renouvelables. Jusqu'à présent, la réduction du CO2 grâce à l'énergie solaire a été obtenue grâce à des systèmes photochimiques (PC) et photoélectrochimiques (PEC) ou à des cellules électrochimiques combinées à un système photovoltaïque (PV-EC).
Explications
Plusieurs dispositifs utiles exploitant l'énergie lumineuse peuvent être construits en appliquant les principes de base de la photoélectrochimie des semi-conducteurs. Par exemple, dans le cas de la photosynthèse, il s'agit de la photosynthèse artificielle.
La photoélectrochimie offre la possibilité de stocker l'énergie lumineuse directement sous forme de liaisons chimiques sans impliquer l'électricité comme vecteur d'énergie intermédiaire. Cette approche présente une opportunité d'augmentation de l'efficacité du processus de conversion et de réduction du coût global du processus.
La réduction du dioxyde de carbone et le fractionnement de l'eau ont le potentiel de fournir une énergie propre et renouvelable. Le défi consiste à trouver des absorbeurs de lumière et des catalyseurs bon marché, abondants et efficaces et à les intégrer dans un système qui fonctionne sur de nombreuses échelles de longueur.
L'une des premières découvertes qui ont conduit au domaine de la photoélectrochimie a été faite par Becquerel (1839) qui a observé un photocourant, c'est-à-dire un flux d'électrons lors d'un éclairage par la lumière, entre deux électrodes immergées dans une solution. Dans les années 1950, les chercheurs des Bell Labs ont commencé à étudier les cristaux de haute pureté des semi-conducteurs en germanium et en silicium, développant des modèles pour leur comportement électronique.
Dans les années 1970, le professeur Heinz Gerischer a commencé des études systématiques sur le comportement des semi-conducteurs immergés dans des solutions liquides. Des cellules photoélectrochimiques régénératives (productrices d'électricité) à haut rendement ont été développées dans des solvants aqueux et non aqueux dans les années 1980 par Lewis et al. Un rendement de conversion énergétique record pour un fractionnement d'eau.
Un dispositif photoélectrochimique a été signalé par Turner et Khaselev au National Renewable Energy Lab en 1998. Ce dispositif particulier était instable sur des périodes de plusieurs heures, mais affichait une efficacité de conversion de 12,4 % (énergie lumineuse en énergie chimique). Des cellules photoélectrochimiques efficaces basées sur la sensibilisation par colorant ont été signalées pour la première fois par Gratzel et O. Regan en 1991. Ces cellules solaires sensibilisées par colorant convertissent l'énergie lumineuse en électricité et sont donc des cellules photoélectrochimiques régénératives.
Synonymes, antonymes
2 synonymes (sens proche) de "photoélectrochimie" :
- électrochimie
- photochimie
0 antonyme (sens contraire).
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