Une équipe de recherche dirigée par le professeur Jong Sung Yu du Département des sciences et de l'ingénierie énergétiques de la DGIST a développé une nouvelle structure d'alliage capable d'améliorer considérablement les performances des catalyseurs à électrodes, un composant clé des piles à combustible à hydrogène.
Cette étude a amélioré la réaction de réduction de l'oxygène (ORR) à la cathode, un facteur clé de l'efficacité des piles à combustible, et devrait contribuer au développement de technologies énergétiques respectueuses de l'environnement de nouvelle génération.
Les résultats sont publiés dans Matériaux avancés.
Les piles à combustible à hydrogène attirent de plus en plus l’attention en tant que technologie respectueuse de l’environnement qui n’émet que de l’eau lors du processus de production d’électricité. Cependant, le platine (Pt), un métal précieux, est principalement utilisé comme catalyseur nécessaire pour améliorer les performances et la durabilité. En conséquence, l’amélioration de l’efficacité et la réduction des coûts restent des défis majeurs pour la recherche.
L'équipe de recherche a introduit des métaux de transition dotés de « propriétés magnétiques », tels que le fer (Fe) et le cobalt (Co), dans des alliages à base de platine afin d'induire des caractéristiques magnétiques uniques dans l'arrangement atomique.
Ils ont ainsi réussi à développer une nouvelle structure (L10-PtPdFe), un alliage ternaire ordonné de platine-palladium-fer (Pt-Pd-Fe). Ce catalyseur a montré une activité ORR beaucoup plus élevée que l'alliage conventionnel de même composition (Cubic L12-PtPdFe). Cette amélioration s'est avérée résulter de fortes interactions magnétiques résultant de la disposition atomique.
Même lors de tests de durabilité rigoureux menés dans des conditions réelles de fonctionnement d’une pile à combustible à hydrogène, ce catalyseur a dépassé les objectifs d’activité et de durabilité pour 2025 fixés par le ministère américain de l’Énergie. L'équipe de recherche a expliqué que cette réalisation est très significative car « c'est la première à identifier que les propriétés magnétiques, qui n'avaient pas été prises en compte auparavant, agissent comme un facteur clé dans la détermination de l'activité du catalyseur des piles à combustible ».
Le professeur Jong Sung Yu a déclaré : « Cette étude présente un nouveau principe pour améliorer les performances des piles à combustible à hydrogène. Nous avons identifié les propriétés magnétiques comme un autre facteur critique déterminant les performances du catalyseur, et nous espérons que cela constituera un tournant important pour le développement de piles à combustible à hydrogène de nouvelle génération. »
Cette recherche a été menée par Muhammad Irfansyah Maulana, titulaire d'un doctorat. étudiant du Département des Sciences et Ingénieries de l'Energie de la DGIST, en tant que premier auteur. En outre, cette étude a également été menée en collaboration avec une équipe de recherche dirigée par le professeur Seoin Back de l'Université de Corée, qui a fourni une analyse théorique.
