Nouvelle méthode rapide et durable de production d'hydrogène
"En surmontant le principal défi posé par la technologie actuelle, nos résultats pourraient favoriser la transition mondiale vers des solutions énergétiques propres
Sous la direction du professeur Francesco Ciucci de l'université de Bayreuth, une équipe de recherche germano-chinoise a mis au point une nouvelle méthode de séparation électrochimique de l'eau. Cette méthode permet non seulement d'accélérer la production d'hydrogène pour la technologie et l'industrie, mais aussi de la rendre plus durable. Les chercheurs présentent leurs résultats dans la revue Nature Nanotechnology.
L'un des principaux défis de la séparation électrochimique de l'eau est la réaction dite d'évolution de l'oxygène (OER), une réaction lente au cours de laquelle les molécules d'eau sont décomposées en leurs composants individuels, l'oxygène et l'hydrogène. La réaction de dégagement de l'oxygène peut être accélérée par l'utilisation de catalyseurs à base de métaux nobles ; cependant, ces métaux sont chers et rares, et l'accélération de la réaction nécessite une énergie supplémentaire (connue sous le nom de surpotentiel).
Ce défi a été relevé par une équipe de recherche composée de membres de diverses institutions de recherche chinoises et dirigée par le professeur Francesco Ciucci, titulaire de la chaire de conception d'électrodes pour les systèmes énergétiques électrochimiques à l'université de Bayreuth. Ils ont mis au point une méthode innovante de séparation électrochimique de l'eau. Cette approche utilise de l'iridium dispersé de manière atomique comme accélérateur de réaction, en le couplant avec du diméthylimidazole et de l'hydroxyde de fer et de cobalt. La principale innovation réside dans l'agencement géométrique de ces composants, qui sont configurés dans une orientation hors plan, optimisant ainsi les performances et l'efficacité.
Cette approche innovante augmente de manière significative l'activité du REL et présente également un surpotentiel ultra-faible. En outre, elle réduit l'utilisation de métaux nobles, puisque seuls des atomes d'iridium individuels sont utilisés, et elle a un impact positif sur la stabilité de la réaction d'accélération.
"Notre étude représente une avancée significative dans le développement d'une accélération efficace et rentable des REL pour la production durable d'hydrogène. En surmontant le principal défi posé par la technologie actuelle, nos résultats pourraient favoriser la transition mondiale vers des solutions énergétiques propres", déclare M. Ciucci, auteur principal de l'étude.
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Publication originale
Jie Zhao, Yue Guo, Zhiqi Zhang, Xilin Zhang, Qianqian Ji, Hua Zhang, Zhaoqi Song, Dongqing Liu, Jianrong Zeng, Chenghao Chuang, Erhuan Zhang, Yuhao Wang, Guangzhi Hu, Muhammad Asim Mushtaq, Waseem Raza, Xingke Cai, Francesco Ciucci; "Out-of-plane coordination of iridium single atoms with organic molecules and cobalt–iron hydroxides to boost oxygen evolution reaction"; Nature Nanotechnology, 2024-10-21
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