Des composés intermétalliques nanoporeux qui stimulent la production d'hydrogène
L'hydrogène possède la plus haute densité énergétique (120 MJ/kg) de toutes les substances connues, soit environ trois fois plus que le diesel ou l'essence, ce qui signifie qu'il pourrait jouer un rôle central dans les systèmes énergétiques durables. Mais la production efficace d'hydrogène par simple fractionnement de l'eau nécessite des catalyseurs très performants.
Le principe et le processus d'auto-organisation de la désalliation des métaux liquides. Dans l'alliage précurseur (AB), le métal formant des pores (A) et le composant sacrificiel (B) doivent avoir une enthalpie positive et négative lors du mélange avec le bain de fusion (C), respectivement. Le composant B se dissolvant sélectivement dans le bain de fusion C, le composant A restant s'auto-organise en une structure poreuse.
Takeshi Wada and Ruirui Song
Aujourd'hui, un groupe collaborant avec l'université de Tohoku et l'université Johns Hopkins a mis au point des composés intermétalliques nanoporeux à base de molybdène qui pourraient stimuler la production d'hydrogène.
Les composés intermétalliques à l'échelle nanométrique formés à partir de métaux de transition non précieux ont le potentiel d'être des catalyseurs rentables et robustes pour la production d'hydrogène. Cependant, le développement de composés intermétalliques monolithiques, avec de nombreux sites actifs et une activité électrocatalytique suffisante, reste un défi pour les scientifiques.
"Notre recherche a joué un rôle crucial dans la résolution de ce problème", déclare le professeur Hidemi Kato, de l'Institut de recherche sur les matériaux de l'université de Tohoku et co-auteur de l'étude. "En nous concentrant sur la conception et l'ingénierie, nous avons exploité une technique de désalliage avancée pour construire l'architecture des composés intermétalliques."
Le désalliage de métaux liquides est une technique de traitement qui utilise la différence de miscibilité des composants d'alliage dans un bain de métal fondu pour corroder le ou les composants sélectionnés, tout en conservant les autres. Elle permet l'auto-organisation en une structure poreuse tridimensionnelle.
En outre, il permet de contrôler la taille des pores à l'échelle nanométrique pour le μ-Co7Mo6 et le μ-Fe7Mo6, qui sont généralement à l'échelle micrométrique pour les autres métaux/alliages lorsque le grossissement a lieu à des températures équivalentes.
Le groupe collaborateur a ensuite étudié les performances électrocatalytiques des nouveaux composés intermétalliques nanoporeux. Ils ont montré qu'ils étaient prometteurs et pouvaient être utilisés comme catalyseur HER commercial pour des applications à courant élevé.
Les résultats de leurs recherches ont été publiés dans la revue Nature Communications le 2 septembre 2022.
Outre M. Kato, le groupe était composé de M. Ruirui Song, également de l'Institut de recherche sur les matériaux de l'université de Tohoku, du professeur adjoint Jiuhui Han du Frontier Research Institute for Interdisciplinary Sciences (FRIS) de l'université de Tohoku et du professeur Mingwei Chen de l'université Johns Hopkins.
Pour l'avenir, le groupe de recherche espère utiliser la désalliation des métaux liquides pour développer des composés intermétalliques nanoporeux plus monolithiques en explorant les mécanismes fondamentaux qui sous-tendent les phases intermétalliques générales.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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