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- Le craquage de l'eau par photocatalyse est l'utilisation de photons suffisamment énergétiques pour craquer les molécules d'eau H2O en les clivant de manière électrochimique afin de produire hydrogène H2 et oxygène O2, selon une réaction chimique qui s'écrit simplement : 2 H2O + 4 hν ⟶ 2 H2 + O2, l'énergie minimale des photons incidents étant E = hν > 1,23 eV. Une telle réaction a été décrite pour la première fois en 1972 pour des longueurs d'onde inférieures à 190 nm. L'énergie minimale pour cliver une molécule d'eau à 1 atm et 25 °C étant 1,23 eV à pH nul, les photons utilisables ont une longueur d'onde ne pouvant dépasser 1 008 nm, ce qui correspond à l'infrarouge proche. Cette réaction fortement endothermique nécessite de grandes quantités d'énergie. Ce procédé de production d'hydrogène reste expérimental et l'hydrogène produit commercialement est issu principalement du gaz naturel. L'intérêt de la photocatalyse, comparée à d'autres techniques de production d'hydrogène par craquage de l'eau telles que l'électrolyse, est sa simplicité théorique requérant un catalyseur, des photons d'au moins 1,23 eV, et d'eau. Par rapport aux systèmes en deux étapes de production d'électricité photovoltaïque suivie d'électrolyse de l'eau, la conversion du rayonnement solaire en hydrogène par photocatalyse permet par exemple d'envisager l'utilisation de photocatalyseurs en suspension dans l'eau pour y produire directement l'hydrogène. En pratique cependant, la réaction utilise des dopants dans le photocatalyseur, avec des cocatalyseurs pour optimiser les performances du système, et requiert une tension d'électrode supérieure à 1,23 V, généralement dans la plage de 1,6 à 2,4 V, en raison probablement des pertes de conduction et de l'intensité de liaison des réactifs sur les photocatalyseurs. L'un des photocatalyseurs les plus connus est le dioxyde de titane TiO2, qui est également le premier à avoir été identifié. Le dioxyde de titane est généralement utilisé avec un cocatalyseur tel que le platine pour améliorer le taux de production d'hydrogène. La plupart des semiconducteurs qui ont une structure de bandes convenant au craquage de l'eau absorbent plutôt les longueurs d'onde dans l'ultraviolet. Afin qu'ils absorbent les longueurs d'onde du spectre visible, il est nécessaire de réduire la largeur de leur bande interdite. Dans la mesure où leur bande de conduction est assez proche du potentiel de référence pour la formation de l'hydrogène, il est préférable de modifier leur bande de valence pour la rapprocher du potentiel de formation de l'oxygène. Les photocatalyseurs sont susceptibles de se dégrader et de favoriser la recombinaison des porteurs aux conditions de fonctionnement. La dégradation du catalyseur est un problème avec les photocatalyseurs à sulfure tels que le sulfure de cadmium cdS car le sulfure y est oxydé en soufre aux mêmes potentiels que ceux utilisés pour cliver les molécules d'eau. De tels photocatalyseurs ne sont donc pas viables sans réactif sacrificiel qui compense les pertes en sulfure. La recombinaison des paires électron–trou nécessaire à la photocatalyse peut survenir avec n'importe quel catalyseur et dépend des défauts et de la surface du catalyseur ; il est par conséquent souhaitable d'avoir la meilleure qualité cristalline possible afin d'éviter les recombinaisons dans les défauts. (fr)
- Le craquage de l'eau par photocatalyse est l'utilisation de photons suffisamment énergétiques pour craquer les molécules d'eau H2O en les clivant de manière électrochimique afin de produire hydrogène H2 et oxygène O2, selon une réaction chimique qui s'écrit simplement : 2 H2O + 4 hν ⟶ 2 H2 + O2, l'énergie minimale des photons incidents étant E = hν > 1,23 eV. Une telle réaction a été décrite pour la première fois en 1972 pour des longueurs d'onde inférieures à 190 nm. L'énergie minimale pour cliver une molécule d'eau à 1 atm et 25 °C étant 1,23 eV à pH nul, les photons utilisables ont une longueur d'onde ne pouvant dépasser 1 008 nm, ce qui correspond à l'infrarouge proche. Cette réaction fortement endothermique nécessite de grandes quantités d'énergie. Ce procédé de production d'hydrogène reste expérimental et l'hydrogène produit commercialement est issu principalement du gaz naturel. L'intérêt de la photocatalyse, comparée à d'autres techniques de production d'hydrogène par craquage de l'eau telles que l'électrolyse, est sa simplicité théorique requérant un catalyseur, des photons d'au moins 1,23 eV, et d'eau. Par rapport aux systèmes en deux étapes de production d'électricité photovoltaïque suivie d'électrolyse de l'eau, la conversion du rayonnement solaire en hydrogène par photocatalyse permet par exemple d'envisager l'utilisation de photocatalyseurs en suspension dans l'eau pour y produire directement l'hydrogène. En pratique cependant, la réaction utilise des dopants dans le photocatalyseur, avec des cocatalyseurs pour optimiser les performances du système, et requiert une tension d'électrode supérieure à 1,23 V, généralement dans la plage de 1,6 à 2,4 V, en raison probablement des pertes de conduction et de l'intensité de liaison des réactifs sur les photocatalyseurs. L'un des photocatalyseurs les plus connus est le dioxyde de titane TiO2, qui est également le premier à avoir été identifié. Le dioxyde de titane est généralement utilisé avec un cocatalyseur tel que le platine pour améliorer le taux de production d'hydrogène. La plupart des semiconducteurs qui ont une structure de bandes convenant au craquage de l'eau absorbent plutôt les longueurs d'onde dans l'ultraviolet. Afin qu'ils absorbent les longueurs d'onde du spectre visible, il est nécessaire de réduire la largeur de leur bande interdite. Dans la mesure où leur bande de conduction est assez proche du potentiel de référence pour la formation de l'hydrogène, il est préférable de modifier leur bande de valence pour la rapprocher du potentiel de formation de l'oxygène. Les photocatalyseurs sont susceptibles de se dégrader et de favoriser la recombinaison des porteurs aux conditions de fonctionnement. La dégradation du catalyseur est un problème avec les photocatalyseurs à sulfure tels que le sulfure de cadmium cdS car le sulfure y est oxydé en soufre aux mêmes potentiels que ceux utilisés pour cliver les molécules d'eau. De tels photocatalyseurs ne sont donc pas viables sans réactif sacrificiel qui compense les pertes en sulfure. La recombinaison des paires électron–trou nécessaire à la photocatalyse peut survenir avec n'importe quel catalyseur et dépend des défauts et de la surface du catalyseur ; il est par conséquent souhaitable d'avoir la meilleure qualité cristalline possible afin d'éviter les recombinaisons dans les défauts. (fr)
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- Le craquage de l'eau par photocatalyse est l'utilisation de photons suffisamment énergétiques pour craquer les molécules d'eau H2O en les clivant de manière électrochimique afin de produire hydrogène H2 et oxygène O2, selon une réaction chimique qui s'écrit simplement : 2 H2O + 4 hν ⟶ 2 H2 + O2, l'énergie minimale des photons incidents étant E = hν > 1,23 eV. (fr)
- Le craquage de l'eau par photocatalyse est l'utilisation de photons suffisamment énergétiques pour craquer les molécules d'eau H2O en les clivant de manière électrochimique afin de produire hydrogène H2 et oxygène O2, selon une réaction chimique qui s'écrit simplement : 2 H2O + 4 hν ⟶ 2 H2 + O2, l'énergie minimale des photons incidents étant E = hν > 1,23 eV. (fr)
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