De nouveaux matériaux ioniques améliorent l'efficacité des piles à hydrogène !
Cette avancée contribue à accélérer les progrès vers des solutions énergétiques durables, conformément aux efforts mondiaux en faveur de la décarbonisation
Une équipe de chercheurs affiliée à l'UNIST a réalisé une avancée révolutionnaire dans l'amélioration de l'efficacité des piles à combustible à hydrogène, qui font l'objet d'une attention particulière en tant que sources d'énergie de la prochaine génération respectueuses de l'environnement.
Le professeur Myoung Soo Lah et son équipe de recherche du département de chimie de l'UNIST
UNIST
Illustration schématique des propriétés des HSA et de la méthodologie de synthèse
UNIST
Dirigée par le professeur Myoung Soo Lah du département de chimie de l'UNIST, l'équipe a réussi à mettre au point des matériaux électrolytes solides utilisant des cadres métallo-organiques (MOF). Cette approche innovante améliore considérablement la conductivité des ions hydrogène dans l'électrolyte solide utilisé dans les piles à hydrogène. En outre, l'équipe de recherche a introduit des molécules invitées à faible acidité, ce qui constitue une première parmi les intermédiaires utilisés à cette fin. En mettant en œuvre une nouvelle méthodologie qui augmente le nombre de molécules invitées à l'intérieur des pores des MOF, ils ont obtenu une meilleure conductivité des ions hydrogène.
Les piles à hydrogène sont des dispositifs de production d'énergie très efficaces et respectueux de l'environnement qui convertissent directement l'énergie chimique dérivée des réactions entre l'hydrogène et l'oxygène en énergie électrique. Actuellement, les piles à combustible à membrane échangeuse de protons utilisent principalement le Nafion comme électrolyte en raison de sa stabilité thermique, mécanique et chimique et de sa conductivité élevée des ions hydrogène. Toutefois, ces systèmes sont limités dans leur plage de température de fonctionnement et leurs mécanismes d'amélioration des performances ne sont pas suffisamment clairs.
L'équipe de recherche s'est intéressée aux MOF comme alternatives potentielles. Les MOF sont des matériaux composés de clusters métalliques interconnectés par des ligands organiques pour former une structure poreuse. Dotés d'excellentes propriétés de stabilité chimique et thermique, les MOF ont récemment suscité un intérêt considérable pour leur utilisation dans les applications de piles à combustible. De plus, lorsqu'ils sont générés, les MOF possèdent des pores de différentes tailles qui peuvent être utilisés pour développer des matériaux ayant une conductivité élevée des ions hydrogène en introduisant des molécules invitées à travers ces canaux.
Dans cette étude menée par l'équipe de recherche de l'UNIST dirigée par les membres du groupe du professeur Myoung Soo Lah, l'acide sulfamique zwitterionique - une substance ionique amphotère de faible acidité possédant des charges positives et négatives - a été introduit comme molécule invitée dans deux types de MOF, à savoir le MOF-808 et le MIL-101. L'acide sulfamique, une molécule invitée dotée de capacités exceptionnelles de liaison hydrogène sous diverses formes, fonctionne efficacement comme moyen de transfert des ions hydrogène. En augmentant la quantité d'acide sulfamique dans les pores des MOF, l'équipe a réussi à développer des matériaux présentant une conductivité élevée des ions hydrogène (atteignant des niveaux de 10-1 Scm-1 ou plus). En outre, ces matériaux ont fait preuve d'une durabilité remarquable en maintenant la conductivité des ions hydrogène sur une période prolongée.
Les résultats de la recherche sont extrêmement prometteurs pour l'amélioration de l'efficacité et de la performance des piles à combustible à hydrogène grâce à l'utilisation de cadres métallo-organiques. Cette percée contribue à accélérer les progrès vers des solutions énergétiques durables, conformément aux efforts mondiaux en faveur de la décarbonisation.
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.
Publication originale
Amitosh Sharma, Jaewoong Lim, Seonghwan Lee, Seungwan Han, Junmo Seong, Seung Bin Baek, Myoung Soo Lah; "Back Cover: Superprotonic Conductivity of MOFs Confining Zwitterionic Sulfamic Acid as Proton Source and Conducting Medium (Angew. Chem. Int. Ed. 29/2023)"; Angewandte Chemie International Edition, Volume 62, 2023-6-20
Autres actualités du département science
Recevez les dernières actualités de l’industrie chimique
Ne manquez plus aucune actualité : notre newsletter consacrée à l'industrie chimique, aux méthodes analytiques, aux laboratoires et à la technologie des processus vous informe tous les mardis et jeudis. Les dernières nouvelles du secteur, les produits phares et les innovations - de manière compacte et compréhensible dans votre boîte de réception. Recherché par nos soins, pour que vous n'ayez pas à le faire.
