Afin d'atteindre nos objectifs de neutralisation du carbone d'ici les années 2050, nous avons besoin de carburants respectueux de l'environnement. Les catalyseurs (et leurs précurseurs, précatalyseurs) sont des composants clés de la réaction électrochimique de transport d'eau qui produit un carburant hydrogène propre.
Des chercheurs de l'Université Tohoku ont produit un catalyseur très stable qui pourrait être utilisé dans des applications pratiques et réelles. Pour développer leur catalyseur, ils ont examiné un processus chimique et électrochimique compliqué appelé «reconstruction». Les résultats sont publiés dans la revue Communications de la nature.
Pendant la catalyse, un pré-analyse subit une reconstruction qui modifie ses caractéristiques et améliore ou altère son activité catalytique. La reconstruction peut être affectée par plusieurs facteurs, notamment les propriétés du précatalyseur et de l'électrolyte, la méthode d'induction électrochimique, ou la température de réaction, ce qui rend difficile d'identifier les mécanismes de reconstruction précis.
« Il est difficile de concevoir un catalyseur qui fonctionne bien lorsque ce catalyseur lui-même peut changer. C'est presque comme essayer de jouer au tennis avec une balle qui se transforme à chaque fois que vous la frappez », explique Heng Liu (Université Tohoku) « , par conséquent, il y a beaucoup de défis pour développer une méthodologie rationnelle et couramment applicable pour la synthèse de catalyseurs haute performance. »
A CO2MO3O8 Un précatalyseur a subi une reconstruction dépendante du potentiel et a créé un CO (OH) stable électrochimiquement stable2@Co2MO3O8 catalyseur. L'équipe de recherche a révélé que la transformation de la structure de surface des précatalyseurs peut être contrôlée par des potentiels appliqués, qui s'accompagnent également de la gravure des espèces inhérentes du précatalyseur en électrolytes.
La reconstruction des catalyseurs et des électrolytes modifiés modifie l'ensemble du système de catalyse de telle manière que les performances sont améliorées. Le catalyseur a obtenu une efficacité faradaïque de 99,9% par rapport à une électrode hydrogène réversible (RHE) pour la génération d'hydrogène. De plus, le catalyseur a pu rester stable pendant plus d'un mois.
« En résumé, le catalyseur qui en résulte a été très efficace et capable de rester en stock pendant de longues périodes. Notre étude met en évidence son aptitude aux applications industrielles », explique Liu.
Cette étude fait progresser la compréhension de la façon dont la reconstruction des précatalyseurs et l'évolution des électrolytes affectent les performances catalytiques, qui ouvrent la voie à une meilleure conception rationnelle du catalyseur. À mesure que la conception du catalyseur s'améliore, cela peut aider à stimuler la production de sources d'énergie propres, ce qui nous permettait de prendre des mesures contre la pollution et le changement climatique.
