Une équipe de recherche de l'Université des sciences et de la technologie de Pohang (Postech) et de l'Université nationale de Séoul a développé une nouvelle méthode pour activer les catalyseurs à la propagation d'eau à une température de four de seulement 300 ° C, beaucoup plus bas que la température conventionnelle du four de 800 ° C. Ce processus à basse température augmente également l'efficacité de l'évolution de l'oxygène du catalyseur de près de six fois.
L'étude, dirigée par le professeur Yong-tae Kim et le Dr Sang-Mun Jung de Postech et le professeur Junwoo Son et le Dr Youngkwang Kim de l'Université nationale de Séoul, ont été publiés dans la revue Matériaux fonctionnels avancés.
L'énergie solaire et éolienne génèrent de l'électricité qui fluctue avec le temps. L'hydrogène offre une solution pour stocker cet excès d'énergie. L'utilisation de l'électricité pour diviser l'eau en hydrogène et en oxygène permet de stocker l'énergie et de se transformer plus tard en puissance électrique, ce qui permet un stockage d'énergie à grande échelle à long terme.
Cependant, la réaction d'évolution de l'oxygène (OER) à l'anode des électrolyseurs d'eau nécessite un surploitant élevé en raison de la cinétique lente de son processus de transfert d'électrons à plusieurs étapes. Les électrocatalyseurs sont utilisés pour accélérer la réaction et, par conséquent, des efforts importants ont été consacrés au développement d'électrocatalyseurs hautement actifs pour l'OER.
L'équipe s'est concentrée sur un type de matériel appelé Perovskite, qui est stable et facile à modifier. Cependant, sa taille de particules relativement grande (> 100 nm) limite son activité catalytique.
Pour surmonter cela, les chercheurs ont utilisé une méthode appelée «exsolution», où les ions métalliques dans le réseau de pérovskite migrent vers la surface et forment des particules actives à l'échelle nanométrique.
Normalement, l'exsolution nécessite un chauffage au-dessus de 800 ° C pendant plusieurs heures. Cependant, en appliquant une technique appelée fraisage de perles, les chercheurs ont obtenu le même effet à seulement 300 ° C. Le broyage des perles broie le matériau à l'aide de billes microscopiques, la brisant en particules fines et desserrant sa structure interne. Cela permet aux ions métalliques d'atteindre plus facilement la surface.
L'électrocatalyse exsolvé génère de l'oxygène presque six fois plus efficacement que le catalyseur de pérovskite d'origine, tout en réduisant considérablement les coûts énergétiques. Cela rend la méthode plus adaptée à la production d'hydrogène à grande échelle à partir d'énergies renouvelables.
« Cette étude marque une étape majeure vers le développement de catalyseurs à haute performance et à faible coût pour l'électrolyse de l'eau », a déclaré le professeur Kim. « Le contrôle de la structure à l'échelle nanométrique sera la clé pour améliorer l'efficacité du système. »
