Un catalyseur à double couche génère plus d'hydrogène

Le pain au beurre Ang, fabriqué en superposant du beurre et de la pâte à tartiner aux haricots rouges, crée une nouvelle saveur en combinant la douceur du beurre et celle des haricots rouges. Les catalyseurs générateurs d'hydrogène peuvent également créer des effets synergiques lorsque différents matériaux sont superposés avec leurs propriétés uniques. Récemment, une équipe de chercheurs coréens a mis au point une technologie permettant d'améliorer l'efficacité de la production d'hydrogène en aplatissant du platine (Pt) à la surface d'un hydroxyde double stratifié (LDH) de NiFe.

Récemment publiée en couverture supplémentaire du Journal of the American Chemical Society, cette étude a été menée par une équipe de recherche POSTECH dirigée par le professeur In Su Lee, le professeur de recherche Soumen Dutta et le Dr Yu-Rim Hong (du département de chimie) en collaboration avec le professeur Si-Young Choi (département de science et d'ingénierie des matériaux) et le professeur Jeong Woo Han (département d'ingénierie chimique).

Le platine se combine bien avec l'hydrogène et est souvent considéré comme le meilleur catalyseur pour la production d'hydrogène. Cependant, comme la capacité de décomposition de l'eau du platine est faible, des recherches ont été menées pour améliorer cette capacité en combinant le platine avec de l'hydroxyde de fer et de nickel.

L'équipe du professeur In Su Lee a déjà synthétisé un matériau hybride de type sandwich dans lequel des nanoplates bidimensionnelles (2D) d'hydroxyde de NiFe sont prises en sandwich entre des nanoplates poreuses de platine 2D. Ce matériau a été préparé par une méthode inventive consistant à faire croître une couche de platine de ~1 nm à la surface de l'hydroxyde de NiFe avec une épaisseur de plusieurs nanomètres (nm ; 1 nm = 1 milliardième de mètre).

Dans cette étude, une méthode de synthèse de la couche de platine par amincissement séparé a été utilisée. Ceci a été fait pour surmonter la limitation de la croissance inégale de la couche de platine sur la surface de l'hydroxyde de NiFe.

Les chercheurs ont fait en sorte que les plans cristallins supérieurs et inférieurs du platine se développent sous la forme d'une surface plane dans un nano-espace 2D confiné afin de réagir plus efficacement avec l'hydroxyde de fer et de nickel. Dans ce catalyseur, un effet complémentaire se produit entre l'hydroxyde de NiFe et le platine, qui sont étroitement liés à une large interface.

Dans cette étude, l'activité du catalyseur développé est 11,2 fois plus élevée que celle du matériau catalytique conventionnel (20wt%-Pt/C) et sa fonction était stable pendant une longue période. Ce résultat, qui a permis d'améliorer l'efficacité de la production d'hydrogène grâce à une méthode innovante de synthèse du catalyseur, devrait contribuer grandement au futur domaine des catalyseurs.

Le professeur In Su Lee a déclaré : "Ce catalyseur présente le plus haut niveau d'activité et de stabilité parmi les matériaux catalytiques pour l'électrolyse de l'eau alcaline et devrait augmenter considérablement la production d'hydrogène vert, qui est considéré comme la plus importante source d'énergie à faible teneur en carbone."