Les défis de la production d'hydrogène vert dévoilés
Une équipe internationale de chercheurs révèle les effets néfastes de l'hydrogène sur les catalyseurs
La recherche de l'hydrogène en tant que source d'énergie propre et durable a pris de l'ampleur. Pour produire de l'hydrogène vert, l'eau doit être divisée en oxygène et en hydrogène. Ce processus de séparation de l'eau est facilité par des électrocatalyseurs qui augmentent la vitesse de la réaction chimique. Idéalement, un catalyseur n'est ni modifié ni dégradé par la réaction, et pour les électrolyseurs, cela devient critique car les électrocatalyseurs représentent 50 % de leur coût total. Par conséquent, leur efficacité et leur durée de vie sont essentielles pour la disponibilité future d'hydrogène vert et donc pour une économie sans carbone. Une équipe de chercheurs dirigée par le Max-Planck-Institut für Eisenforschung (MPIE) a découvert pourquoi ces catalyseurs se détériorent et ont une durée de vie plus courte. Leurs travaux montrent que l'hydrogène produit est lui-même le goulot d'étranglement. Les scientifiques viennent de publier leurs résultats dans la revue ACS Energy Letters.
Effets de l'hydrogène sur les performances catalytiques
Les recherches antérieures étaient principalement axées sur l'optimisation des performances des catalyseurs, sans analyse au niveau atomique. L'équipe de Max Planck a toutefois adopté une approche différente. "Nos résultats ont révélé que des impuretés sont introduites au cours de la synthèse. De manière surprenante, nous avons découvert que les impuretés de bore pouvaient améliorer les performances du catalyseur en élargissant sa structure de réseau. Cependant, nous avons observé que l'activité catalytique diminue après la production d'une certaine quantité d'hydrogène et nous avons voulu comprendre pourquoi cela se produit afin de trouver des moyens de maintenir la performance", explique le professeur Baptiste Gault, auteur correspondant de la publication et chef du groupe "Tomographie par sonde atomique" à MPIE. La tomographie par sonde atomique et les simulations basées sur la théorie de la fonctionnelle de la densité ont révélé qu'au fur et à mesure que l'hydrogène s'accumule à la surface du catalyseur, le bore est progressivement retiré de la structure du réseau. Cette interaction détériore les performances du catalyseur en diminuant la concentration des dopants au bore.
Prochaines étapes : Protéger les dopants catalytiques de l'hydrogène
"Nos résultats montrent qu'il ne suffit pas d'augmenter l'activité catalytique en utilisant le bore comme dopant. Nous devons trouver des solutions pour protéger le bore à l'intérieur de la structure du réseau du catalyseur contre l'hydrogène produit à la surface du catalyseur", déclare le professeur Se-Ho Kim, deuxième auteur correspondant de la publication, ancien chercheur postdoctoral au MPIE et aujourd'hui professeur adjoint à l'université de Corée.
Cette recherche a été rendue possible grâce au financement du Conseil européen de la recherche dans le cadre du projet Shine, dirigé par Gault. Elle représente une avancée majeure dans notre compréhension de la production d'hydrogène vert, ouvrant la voie à un avenir plus durable et plus rentable dans le domaine des énergies renouvelables.
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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