Représentation schématique du démouillage de couches minces de Pt sur FTO lors d’un traitement thermique à 500 °C sous argon. Micrographies SEM de b) couche mince de Pt telle que déposée, Pt5/FTO0c) Pt5/FTO1, et (d) Pt.5/FTO24. Crédit: Matériaux fonctionnels avancés (2024). DOI : 10.1002/adfm.202403628
Dans un pas vers l’énergie durable, une équipe de chercheurs de l’Université de Twente dirigée par le Dr Marco Altomare a démontré une nouvelle méthode pour réduire l’utilisation de métaux précieux tels que le platine dans la production d’hydrogène vert sans sacrifier les performances.
Les chercheurs ont publié leurs résultats dans la revue Matériaux fonctionnels avancés dans un article intitulé « Le démouillage des nanoparticules de platine stimule l’évolution électrocatalytique de l’hydrogène en raison de l’interaction électronique métal-support ».
Le monde doit urgemment opérer une transition vers des sources d’énergie durables pour lutter contre le changement climatique et la crise énergétique. L’hydrogène vert est une étape importante, et une économie de l’hydrogène à grande échelle nécessite des technologies efficaces, compactes et résilientes.
Les électrolyseurs d’eau et les piles à combustible à membrane électrolyte polymère (PEM) utilisent des catalyseurs à base de métaux précieux tels que le platine et l’iridium pour rendre la production et la conversion d’hydrogène aussi efficaces que possible. Cependant, ces catalyseurs sont chers et rares, ce qui limite le développement à grande échelle des technologies de l’hydrogène.
Ainsi, d’ici 2026, le Département de l’Énergie américain (DOE) souhaite atteindre des performances environ cinq à dix fois supérieures à celles des cellules actuelles, avec moins de 20 % de la quantité actuellement utilisée de ces métaux (actuellement, environ 3 mg/cm2 (avec une charge totale de platine et d’iridium) — un grand défi scientifique et technologique.
Aucune perte de performance
En étudiant le platine comme catalyseur modèle, l’équipe du Dr Marco Altomare, en collaboration avec des partenaires d’Erlangen (Allemagne) et de Pavie (Italie), a combiné le dépôt physique en phase vapeur (PVD) et les traitements thermiques contrôlés (connus sous le nom de démouillage à l’état solide) pour créer des électrodes hautement actives et durables avec des quantités minimisées de métal précieux.
« D’après nos expériences préliminaires en laboratoire, notre approche nous permet de potentiellement réduire de cinq fois la quantité de précieux catalyseur nécessaire. Le tout sans perte de H2 « génération », souligne Shreyas Harsha, le chercheur en doctorat à l’origine du projet.
Le Dr Marco Altomare ajoute : « Notre méthode est totalement exempte de produits chimiques, donc plus sûre et sans gaspillage de précieux précurseurs de catalyseur, et elle est évolutive. En fait, des méthodes similaires de dépôt de couches minces sont déjà utilisées à grande échelle dans diverses applications industrielles, et nos installations à l’Université de Twente sont déjà adaptées pour recouvrir des couches de catalyseurs sur des surfaces allant jusqu’à quelques centaines de centimètres.2” . “
Réduction supplémentaire
L’équipe du Dr Marco Altomare a désormais pour objectif d’atteindre le prochain objectif, en collaboration avec des centres de recherche et des entreprises néerlandaises. Les chercheurs souhaitent tester leurs électrodes dans des conditions industrielles pertinentes, afin de démontrer et de valider un fonctionnement efficace et stable de l’électrolyse de l’eau avec des charges en métaux nobles réduites à moins de 0,5 mg/cm2.
La réalisation de cette avancée est très prometteuse pour l’avenir de la production d’hydrogène vert et de l’énergie durable.
Plus d’information:
Shreyas Harsha et al., Le démouillage des nanoparticules de platine stimule l’évolution électrocatalytique de l’hydrogène en raison de l’interaction électronique métal-support, Matériaux fonctionnels avancés (2024). DOI : 10.1002/adfm.202403628
Fourni par l’Université de Twente
Citation: Moins c’est plus : Production efficace d’hydrogène avec moins de métaux précieux (2024, 22 juillet) récupéré le 22 juillet 2024 à partir de
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