Méthode de synthèse rapide et économe en énergie pour de nouveaux électrocatalyseurs
L'électrolyse de l'eau et la production d'hydrogène qui lui est associée pourraient devenir plus efficaces sur le plan énergétique à l'avenir
Des chercheurs du Centre bavarois pour la technologie des batteries et du réseau de recherche "SolTech" de l'université de Bayreuth ont présenté une nouvelle méthode de production d'électrocatalyseurs : une synthèse rapide et à basse température de matériaux céramiques spéciaux (oxydes à haute entropie). Les résultats obtenus par la chaire de chimie physique III et l'Institut Max Planck pour la recherche sur le fer de Düsseldorf pourraient rendre l'électrolyse de l'eau et la production d'hydrogène qui en découle plus efficaces sur le plan énergétique à l'avenir. Les résultats ont été publiés dans la revue Advanced Functional Materials.
Actuellement, on utilise principalement des électrocatalyseurs à base d'oxyde d'iridium ou de ruthénium, ce qui augmente considérablement le coût des matériaux et rend difficile l'expansion à grande échelle en termes de disponibilité des matériaux. Les oxydes de métaux de transition à haute entropie deviennent de plus en plus intéressants pour ces processus. Cependant, ils sont généralement obtenus à des températures élevées et avec des temps de synthèse longs. "Dans ce travail, nous présentons pour la première fois une synthèse à basse température d'oxydes à haute entropie, plus précisément de spinelles à haute teneur en fer", rapporte le professeur Roland Marschall, titulaire de la chaire de chimie physique III à l'université de Bayreuth. Le nouveau type de synthèse dans les micro-ondes permet de réduire le temps de synthèse à quelques minutes (habituellement de 5 à 30 minutes dans ce cas) et la température à 225 °C. D'une part, la synthèse est donc beaucoup moins gourmande en énergie et, d'autre part, cela permet de produire des nanoparticules. Ceci est particulièrement intéressant pour la catalyse, car les nanoparticules ont un rapport surface/volume particulièrement élevé et les réactions catalytiques nécessaires à l'électrolyse ont lieu à la surface.
"Dans notre travail, nous avons pu montrer pour la première fois qu'une grande variété de compositions différentes avec jusqu'à sept métaux différents en plus du fer peut être obtenue avec cette simple synthèse à basse température", explique le professeur Marschall. Le remplacement partiel du fer par du cobalt, connu pour son activité élevée, a permis d'augmenter encore l'activité catalytique. "Enfin, l'activité des catalyseurs dépend dans une large mesure de la composition, qui n'est pas librement variable dans toutes les méthodes de synthèse précédentes. Notre méthode, en revanche, est très flexible, ce qui permet d'incorporer un grand nombre d'éléments dans différents états d'oxydation et d'ajuster la composition et donc l'activité des catalyseurs".
Outre le professeur Marschall, les assistants de recherche Dr Judith Zander (soutenue par BayBatt à l'université de Bayreuth et le réseau de recherche "SolTech"), Julia Petra Wölfel et Dr Morten Weiss ont participé à ces travaux. Yiqun Jiang, Ningyan Cheng et Siyuan Zhang de l'Institut Max Planck pour la recherche sur le fer à Düsseldorf.
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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