Un nouveau catalyseur utilisant des atomes uniques de platine, développé par la City University de Hong Kong et testé par l’Imperial College de Londres, promet un stockage d’hydrogène plus facile et plus rentable à partir d’énergies renouvelables. L’innovation disperse les atomes de platine sur le sulfure de molybdène, réduisant ainsi l’utilisation du platine et améliorant l’efficacité de l’électrolyse.
Un nouveau catalyseur utilisant des atomes uniques de platine pourrait simplifier le stockage de l’énergie renouvelable sous forme d’hydrogène.
Développé par des scientifiques de la City University Hong Kong (CityU) et testé par des collègues de l’Imperial College de Londres, ce catalyseur pourrait être étendu à moindre coût pour une utilisation massive.
Le professeur Anthony Kucernak, co-auteur du Département de chimie de l’Imperial, a déclaré : « La stratégie britannique sur l’hydrogène fixe l’ambition d’atteindre 10 GW de capacité de production d’hydrogène à faible teneur en carbone d’ici 2030. Pour atteindre cet objectif, nous devons accélérer la production d’hydrogène bon marché, facile à produire et efficace. Le nouvel électrocatalyseur pourrait y contribuer grandement, aidant à terme le Royaume-Uni à atteindre ses objectifs de zéro émission nette d’ici 2050. »
La production d’énergie renouvelable, à partir de sources comme l’énergie éolienne et solaire, connaît une croissance rapide. Cependant, une partie de l’énergie générée doit être stockée lorsque les conditions météorologiques sont défavorables au vent et au soleil. Une façon prometteuse d’y parvenir consiste à économiser de l’énergie sous forme d’hydrogène, qui peut être stockée et transportée pour une utilisation ultérieure.
Le nouveau matériau catalyseur. Crédit : Université municipale de Hong Kong
Pour ce faire, l’énergie renouvelable est utilisée pour diviser les molécules d’eau en hydrogène et oxygène, l’énergie étant stockée dans les atomes d’hydrogène. Celui-ci utilise des catalyseurs au platine pour déclencher une réaction qui divise la molécule d’eau, appelée électrolyse. Cependant, bien que le platine soit un excellent catalyseur pour cette réaction, il est coûteux et rare. Il est donc important de minimiser son utilisation pour réduire les coûts du système et limiter l’extraction du platine.
Or, dans une étude récemment publiée dans Naturel’équipe a conçu et testé un catalyseur qui utilise le moins de platine possible pour produire une plate-forme efficace mais rentable pour la division de l’eau.
Le professeur Zhang Hua, chercheur principal de CityU, a déclaré : « L’hydrogène généré par la séparation électrocatalytique de l’eau est considéré comme l’une des énergies propres les plus prometteuses pour remplacer les combustibles fossiles dans un avenir proche, réduisant ainsi la pollution de l’environnement et l’effet de serre. »
Outils de test
L’innovation de l’équipe consiste à disperser des atomes uniques de platine dans une feuille de sulfure de molybdène (MoS2). Cela utilise beaucoup moins de platine que les catalyseurs existants et augmente même les performances, car le platine interagit avec le molybdène pour améliorer l’efficacité de la réaction.
La croissance des catalyseurs minces sur des supports nanofeuilles a permis à l’équipe CityU de créer des matériaux de haute pureté. Ceux-ci ont ensuite été caractérisés dans le laboratoire du professeur Kucernak de l’Imperial, qui a développé des méthodes et des modèles pour déterminer le fonctionnement du catalyseur.
L’équipe Impériale dispose des outils nécessaires pour effectuer des tests rigoureux car elle a développé plusieurs technologies conçues pour utiliser de tels catalyseurs. Le professeur Kucernak et ses collègues ont créé plusieurs sociétés basées sur ces technologies, notamment RFC Power, spécialisée dans les batteries à flux d’hydrogène, qui pourraient être améliorées grâce à l’utilisation du nouveau système à flux unique.atome catalyseurs au platine.
Utiliser l’hydrogène
Une fois que l’énergie renouvelable est stockée sous forme d’hydrogène, pour l’utiliser à nouveau comme électricité, elle doit être convertie à l’aide de piles à combustible, qui produisent de la vapeur d’eau comme sous-produit d’une réaction de division de l’oxygène. Récemment, le professeur Kucernak et ses collègues ont révélé pour cette réaction un catalyseur à un seul atome, basé sur le fer plutôt que sur le platine, ce qui réduira également le coût de cette technologie.
Bramble Energy, une autre spin-out dirigée par le professeur Kucernak, testera cette technologie dans ses piles à combustible. Les deux catalyseurs à atome unique – l’un aidant à transformer l’énergie renouvelable en stockage d’hydrogène et l’autre aidant cette énergie à être libérée plus tard sous forme d’électricité – ont donc le pouvoir de rapprocher l’économie de l’hydrogène de la réalité.
