Les chercheurs ont développé un nanocatalyseur avancé au platine qui améliore considérablement l’efficacité de la production d’hydrogène. Ce catalyseur hybride révolutionnaire a présenté une activité et une stabilité améliorées, avec des applications potentielles pour les véhicules à hydrogène.
Selon les données du ministère coréen des Terres, des Infrastructures et des Transports, environ 30 000 véhicules à hydrogène étaient immatriculés en 2022, ce qui représente une multiplication par trois par rapport à 2018. Cependant, le pays ne compte que 135 stations-service en hydrogène.
Pour que l’hydrogène soit plus accessible aux véhicules et soit reconnu comme une alternative énergétique fiable, il est essentiel de réduire les coûts de production de l’hydrogène, en garantissant sa viabilité économique. L’optimisation de l’efficacité du processus d’électrolyse-développement d’hydrogène, qui produit de l’hydrogène à partir de l’eau, est au cœur de cet objectif.
Percée dans la production d’hydrogène
Récemment, une équipe de chercheurs comprenant le professeur In Su Lee, le professeur de recherche Soumen Dutta et Byeong Su Gu du département de chimie de l’Université des sciences et technologies de Pohang (POSTECH) a obtenu une amélioration significative de l’efficacité de la production d’hydrogène, une énergie verte. source, grâce au développement d’un nanocatalyseur de platine.
Illustration du mécanisme du nanocatalyseur hybride trimétallique pour le dégagement d’hydrogène. Crédit : POSTECH
Ils ont accompli cet exploit en déposant deux métaux différents par étapes. Les résultats de leurs recherches ont été publiés dans Chimie modifiéela revue estimée qui se concentre sur le domaine de la chimie.
Défis et innovation dans le développement de catalyseurs
Le dépôt sélectif de matériaux distincts sur des emplacements spécifiques de la surface d’un catalyseur, dont la taille est de l’ordre du nanomètre, pose des défis importants. Des dépôts involontaires peuvent bloquer les sites actifs du catalyseur ou interférer avec les fonctions de chacun. Cette situation difficile a empêché le dépôt simultané de nickel et de palladium sur un seul matériau. Le nickel est responsable de l’activation de la division de l’eau tandis que le palladium facilite la conversion des ions hydrogène en molécules d’hydrogène.
Schéma de la synthèse du catalyseur hybride trimétallique et de l’évolution de l’hydrogène. Crédit : POSTECH
L’équipe de recherche a développé un nouveau nanoréacteur pour contrôler finement la localisation des métaux déposés sur un nanocristal plat 2D. De plus, ils ont conçu un processus de dépôt fin à l’échelle nanométrique, permettant de couvrir différentes facettes du nanocristal de platine 2D avec différents matériaux. Cette nouvelle approche a conduit au développement d’un matériau catalyseur hybride trimétallique « platine-nickel-palladium » obtenu grâce à des dépôts consécutifs qui recouvrent sélectivement la surface plane et le bord du nanocristal de platine 2D avec des couches nano fines de palladium et de nickel respectivement.
Efficacité améliorée du catalyseur hybride
Le catalyseur hybride présentait des interfaces distinctes nickel/platine et palladium/platine positionnées pour faciliter respectivement les processus de division de l’eau et de génération de molécules d’hydrogène. Par conséquent, la collaboration de ces deux processus différents a considérablement augmenté l’efficacité de l’évolution de l’hydrogène par électrolyse.
Les résultats de la recherche ont révélé que le nanocatalyseur hybride à trois métaux présentait une activité catalytique 7,9 fois supérieure à celle du catalyseur platine-carbone conventionnel. De plus, le nouveau catalyseur a démontré une stabilité significative, conservant son activité catalytique élevée même après un temps de réaction prolongé de 50 heures. Cela a résolu le problème des interférences fonctionnelles ou des collisions entre hétérointerfaces.
Mot de clôture de l’équipe de recherche
Le professeur In Su Lee, qui a dirigé la recherche, a exprimé son optimisme en déclarant : « Nous avons réussi à développer des hétérointerfaces harmonieuses formées sur un matériau hybride, surmontant ainsi les défis du processus. » Il a ajouté : « J’espère que les résultats de la recherche trouveront une application généralisée dans le développement de matériaux catalytiques optimisés pour les réactions de l’hydrogène. »
L’étude a été menée avec le soutien du programme des chercheurs principaux de la Fondation nationale de recherche de Corée.
