L’hydrogène apparaît comme un vecteur chimique et énergétique prometteur pour décarboner notre société. Contrairement aux carburants conventionnels, l’utilisation de l’hydrogène comme carburant ne génère pas de dioxyde de carbone.
Électrolyse de l’eau en solution
L’électrolyse de l’eau est présentée comme une solution viable pour générer de l’hydrogène vert à partir d’énergies renouvelables et d’électricité propre. Ce processus nécessite des catalyseurs cathodiques et anodiques pour accélérer les réactions de décomposition et de recombinaison de l’eau en hydrogène et en oxygène, respectivement.
Avancées dans la technologie de l’électrolyse
Jusqu’à présent, la technologie de l’électrolyse de l’eau nécessitait des catalyseurs à base d’éléments rares et rares, comme le platine et l’iridium. Cependant, une équipe de scientifiques a franchi une étape cruciale en développant une nouvelle façon de conférer activité et stabilité à un catalyseur sans iridium, en tirant parti des propriétés de l’eau jusqu’ici inexplorées.
Selon Le journal de l’énergie, le nouveau catalyseur atteint, pour la première fois, la stabilité de l’électrolyse de l’eau PEM dans des conditions industrielles sans utilisation d’iridium. L’équipe de l’Institut des sciences photoniques (ICFO) a conçu une nouvelle approche dans la conception de catalyseurs sans iridium, permettant d’obtenir une activité et une stabilité en milieu acide en utilisant du cobalt, un matériau beaucoup plus abondant et moins cher.
Développement de processus
Le processus consiste en une méthode de délaminage qui échange une partie du matériau contre de l’eau, créant ainsi un catalyseur qui se présente comme une alternative viable à ceux à base d’iridium. Pour obtenir ce catalyseur, l’équipe a travaillé avec de l’oxyde de cobalt-tungstène (CoWO4) et a conçu un processus de délaminage dans des solutions aqueuses basiques, éliminant les oxydes de tungstène et les remplaçant par de l’eau et des groupes hydroxyles.
- L’équipe a pu évaluer la présence d’eau piégée et de groupes hydroxyles, et comprendre leur rôle dans l’activité et la stabilité du catalyseur de décomposition de l’eau dans des conditions acides.
- Ces nouvelles connaissances ont permis à l’équipe de travailler en étroite collaboration avec des experts en modélisation de catalyseurs, comprenant comment les matériaux délaminés protégés par l’eau sont non seulement protégés thermodynamiquement de la dissolution, mais sont également hautement actifs.
Performances et avenir du catalyseur
Les performances initiales du catalyseur délaminé dans un réacteur PEM étaient remarquables, atteignant une activité et une stabilité plus élevées que n’importe quel travail précédent, atteignant une densité de courant de 1 A/cm² et plus de 600 heures de stabilité. Ces résultats représentent un grand pas vers la production d’hydrogène vert sans recourir à des éléments rares comme l’iridium.
L’équipe a déposé une demande de brevet et vise à étendre la production à des niveaux industriels. Ils sont cependant conscients des enjeux, comme par exemple l’origine problématique du cobalt. Ils travaillent donc sur des alternatives à base de manganèse, de nickel et d’autres matériaux.
Malgré les défis, l’équipe est déterminée à continuer d’avancer dans cette direction et à contribuer aux énergies renouvelables pour lutter contre le changement climatique.
Selon les mots de Ranit Ram, premier auteur de l’étude : «J’ai toujours voulu faire progresser les énergies renouvelables car elles aideront notre communauté humaine à lutter contre le changement climatique. Je pense que nos études ont constitué un petit pas dans la bonne direction«.
