Le platine trop cher ? Un nouveau catalyseur réduit le coût des piles à combustible

L'Imperial College de Londres a mis au point une pile à combustible à hydrogène qui utilise un catalyseur en fer au lieu de platine rare et coûteux, réduisant ainsi le coût des piles à combustible à hydrogène. La technologie permet le déploiement généralisé des carburants à l'hydrogène et mettra finalement le monde sur la voie d'émissions nettes zéro en réduisant les émissions de gaz à effet de serre.

Les piles à combustible à hydrogène convertissent l'hydrogène en électricité, le seul sous-produit étant la vapeur d'eau, ce qui en fait une alternative verte attrayante, en particulier pour l'industrie automobile. Cependant, leur utilisation généralisée a été entravée en partie par le coût de l'un des principaux composants. Pour faciliter les réactions qui génèrent de l'électricité, les piles à combustible s'appuient sur des catalyseurs à base de platine, qui sont chers et rares.

Le chercheur principal, le professeur Anthony Kousenak, du département de chimie de l'Impériale, a déclaré : " Actuellement, environ 60 % du coût d'une seule pile à combustible provient de catalyseurs au platine. Pour que les piles à combustible soient une alternative véritablement viable aux combustibles fossiles, nous devons apporter les coûts à la baisse. »

Maintenant, une équipe européenne dirigée par des chercheurs de l'Imperial College de Londres a créé un catalyseur qui n'utilise que du fer, du carbone et de l'azote, un matériau bon marché et facilement disponible, et a montré qu'il peut être utilisé pour faire fonctionner des carburants à haute puissance Batterie. Leurs découvertes ont été publiées dans la revue Nature Catalysis le 25.

Dans ce nouveau catalyseur, tout le fer est dispersé dans une matrice carbonée conductrice sous forme d'atomes simples. Tous les atomes qu'il contient sont regroupés, ce qui le rend plus réactif. Ces propriétés signifient que le fer facilite les réactions nécessaires dans les piles à combustible et constitue un bon substitut au platine. Lors d'essais en laboratoire, l'équipe a montré que dans un système de pile à combustible réel, les performances du catalyseur au fer à un seul atome se rapprochent de celles des catalyseurs à base de platine.

En outre, la méthode développée par l'équipe pourrait également s'appliquer à d'autres applications au-delà des piles à combustible, telles que les réactions chimiques qui utilisent l'oxygène atmosphérique plutôt que des oxydants chimiques coûteux comme réactifs, et le traitement des eaux usées qui utilise l'air pour éliminer les polluants nocifs.

L'auteur principal, le Dr Assad Mahmood, du département de chimie de l'Impériale, a déclaré : « Nous avons développé une nouvelle méthode pour créer une gamme de catalyseurs « à atome unique », qui constituent la base d'une nouvelle gamme de chimie et d'électrochimie. Le processus offre des opportunités Plus précisément, nous avons utilisé une méthode de synthèse appelée "transmétallation" qui évite la formation de grappes de fer lors de la synthèse. Ce processus peut être utile à d'autres scientifiques qui cherchent à rendre bénéfiques des catalyseurs similaires.