Une description détaillée du développement de la première feuille artificielle - une étape clé vers un accès à l'énergie durable - imitant le processus (photosynthèse) que les plantes vertes utilisent pour convertir l'eau et la lumière du soleil en énergie a été publiée dans le Journal de l'ACS Accounts of Chemical Research.
L'article note aussi que contrairement aux précédents dispositifs qui utilisaient des matières premières relativement coûteuses, le nouveau dispositif a été conçu avec des matériaux accessibles et abordables, tout en employant des procédés d'ingénierie et de fabrication peu onéreux. L'auteur, Daniel G. Nocera, fait remarquer que la feuille artificielle répond à la vision d'un célèbre chimiste italien qui, en 1912, prédisait que les scientifiques découvriraient un jour le "secret des plantes." L'un des plus importants d'après le Professeur Nocera reste le processus qui scinde l'eau en hydrogène et en oxygène.
La feuille artificielle possède un collecteur de lumière pris en sandwich entre deux films qui génèrent d'un côté de l'oxygène et de l'autre de l'hydrogène gazeux. En cas d'immersion dans un récipient d'eau soumis à la lumière du soleil, des bulles apparaissent, libérant un atome d'hydrogène qui pourra être utilisé par les piles à combustible afin de produire de l'électricité. Même si ces unités autonomes demeurent attrayantes pour générer proprement de l'électricité dans des endroits reculés ou dans des pays en voie de développement, les prototypes développés à ce jour reposent sur des métaux (platine) et des processus de fabrication qui les rendent prohibitifs.
Aussi, dans l'objectif de rendre ces dispositifs plus largement accessibles, le Professeur Nocera a remplacé le catalyseur de platine qui produit le gaz hydrogène, avec un alliage comprenant du nickel, du molybdène et du zinc. De l'autre côté de la feuille, un film de cobalt a pour fonction de générer de l'oxygène sous forme gazeuse. Le chercheur ajoute que tous ces matériaux sont abondants sur Terre, contrairement au platine, aux oxydes de métaux précieux et autres semi-conducteurs qui sont actuellement utilisés par l'industrie. Par ailleurs, son prototype fonctionne à la pression atmosphérique et à la température ambiante.
"Étant donné que ce sont 6 milliards d'utilisateurs 'non traditionnels' qui tireront la demande en énergie au milieu de ce siècle, le but de cette recherche est donc de fournir de l'énergie solaire pour les populations les plus démunies grâce à des découvertes telles que la feuille artificielle fournissant à la société globalisée un chemin direct à une énergie durable", a t-il conclu.
