Une découverte révolutionnaire permet de produire de l'hydrogène vert rentable et respectueux de l'environnement
Une technologie révolutionnaire a été mise au point pour permettre la production d'hydrogène vert de manière plus rentable et plus respectueuse de l'environnement, ce qui nous rapproche d'une société neutre en carbone en remplaçant les catalyseurs coûteux à base de métaux précieux.
Dirigée par le professeur Jungki Ryu de l'école d'énergie et de génie chimique de l'UNIST et le professeur Dong-Hwa Seo du département de science et d'ingénierie des matériaux du KAIST, une équipe de recherche conjointe a réussi à mettre au point un catalyseur bifonctionnel d'électrolyse de l'eau pour la production stable et à haut rendement d'hydrogène vert de grande pureté.
Le nouveau catalyseur présente une durabilité exceptionnelle, même dans des environnements acides très corrosifs. En utilisant du ruthénium, du silicium et du tungstène (RuSiW), le catalyseur est plus rentable que les catalyseurs conventionnels à base de platine (Pt) ou d'iridium (Ir). En outre, il émet beaucoup moins de gaz à effet de serre, ce qui en fait une solution écologique.
L'électrolyse de l'eau est une technologie de pointe qui produit de l'hydrogène par électrolyse de l'eau. Elle est considérée comme une technologie clé pour parvenir à une société neutre en carbone, car elle permet de produire de l'hydrogène respectueux de l'environnement sans émissions de carbone.
L'équipe de recherche s'est attachée à trouver des alternatives aux catalyseurs à base de métaux précieux tels que le platine et l'iridium, qui présentent une stabilité dans des conditions acides. Le ruthénium a attiré l'attention en tant que métal écologique en raison de son coût de production relativement faible et de ses émissions de gaz à effet de serre nettement inférieures à celles du platine et de l'iridium. Toutefois, sa commercialisation s'est heurtée à des difficultés en raison de son activité catalytique plus faible que celle du platine et de sa stabilité plus faible que celle de l'iridium.
Pour surmonter ces limites, l'équipe de recherche a mis au point un catalyseur à base de ruthénium, de silicium et de tungstène. En améliorant la fonction du catalyseur au ruthénium, dont la stabilité est plus faible dans la réaction de dégagement de l'hydrogène (HER) et la réaction de dégagement de l'oxygène (OER), l'équipe a démontré le potentiel du catalyseur en tant que catalyseur bifonctionnel.
Le catalyseur mis au point présente une structure dopée au tungstène et au silicium autour d'un atome de ruthénium. La capacité d'accélération de la réaction du catalyseur a été améliorée en augmentant l'intensité d'adsorption des protons sur la surface du catalyseur. Il présente une activité plus élevée dans la réaction de dégagement d'hydrogène que les catalyseurs en platine disponibles dans le commerce. En outre, une fine pellicule de tungstène d'une épaisseur de 5 à 10 nm protège le site catalytique du ruthénium, améliorant ainsi sa stabilité.
L'équipe de recherche a mené une expérience de stabilité sur le catalyseur. En utilisant un électrolyte acide (d'une acidité de 0,3), ils ont injecté 10 mA de courant dans une électrode de 1 ㎠. Le catalyseur développé a démontré des performances stables, même après avoir fonctionné pendant plus de 100 heures.
Le professeur Ryu a déclaré : "Le développement de ce catalyseur à trois éléments est important car il peut remplacer simultanément le platine et l'iridium, qui coûtent cher. Il devrait être appliqué aux systèmes de production d'hydrogène vert de haute pureté, tels que les électrolyseurs PEM, car il peut être synthétisé facilement et de manière stable, même dans des conditions acides très corrosives."
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
Dasom Jeon, Dong Yeon Kim, Hyeongoo Kim, et al., “Electrochemical Evolution of Ru-Based Polyoxometalates into Si,W-Codoped RuOx for Acidic Overall Water Splitting,” Advanced Materials, (2023).
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