En utilisant l'énergie des modules solaires et des éoliennes, l'eau peut être divisée par électrolyse en ses constituants hydrogène et oxygène sans produire d'émissions dangereuses. Comme la disponibilité de l'énergie provenant de sources renouvelables varie lors de la production verte, c'est-à-dire le CO 2 -neutre, hydrogène, il est très important de connaître le comportement des catalyseurs dans des conditions de charge et de dynamique élevées.

« Aux courants élevés, un fort dégagement de bulles d'oxygène peut être observé sur l'anode, ce qui aggrave la mesure. Il a été impossible jusqu'à présent d'obtenir un signal de mesure fiable, " dit le premier auteur de l'étude, Dr Steffen Czioska de l'Institut de technologie chimique et de chimie des polymères (ITCP) du KIT. En combinant diverses techniques, les chercheurs ont maintenant réussi à étudier fondamentalement la surface du catalyseur d'oxyde d'iridium dans des conditions de fonctionnement dynamiques. "Pour la première fois, nous avons étudié le comportement du catalyseur au niveau atomique malgré une forte évolution des bulles, " dit Czioska. L'American Chemical Society (ACS) considère que la publication de KIT est importante pour la communauté internationale et la recommande comme le choix de l'éditeur de l'ACS.

Spectroscopie d'absorption des rayons X avec lumière synchrotron

Pour la catalyse, chercheurs de l'ITCP du KIT, l'Institut de recherche et de technologie de la catalyse, et le Groupe des technologies électrochimiques de l'Institut des matériaux appliqués a combiné la spectroscopie d'absorption des rayons X pour l'étude très précise des modifications au niveau atomique avec d'autres méthodes d'analyse.

« Nous avons observé des processus réguliers à la surface du catalyseur au cours de la réaction, parce que toutes les irrégularités ont été filtrées, de la même manière qu'une prise de vue à vitesse lente sur une route la nuit, et nous avons également poursuivi des processus dynamiques, " dit Czioska. " Notre étude révèle des modifications structurelles très inattendues liées à une stabilisation du catalyseur à hautes tensions sous charge dynamique, " ajoute le chimiste. La dissolution de l'oxyde d'iridium est réduite, le matériau reste stable.

Les résultats contribueront à des catalyseurs meilleurs et plus efficaces

La compréhension des processus à la surface du catalyseur ouvre la voie à une étude plus approfondie des catalyseurs à hauts potentiels électriques et contribuera au développement de catalyseurs améliorés et plus efficaces répondant aux besoins de la transition énergétique, fait remarquer Czioska. L'étude fait partie du programme prioritaire "Dynakat" financé par la Fondation allemande pour la recherche. Cette collaboration de plus de 30 groupes de recherche de toute l'Allemagne est coordonnée par le professeur Jan-Dierk Grunwaldt de l'ITCP.

L'hydrogène vert est considéré comme un matériau de stockage d'énergie chimique respectueux de l'environnement et, Par conséquent, un élément important dans la décarbonisation, par ex. sidérurgie et industries chimiques. Selon la Stratégie nationale sur l'hydrogène adoptée par le gouvernement fédéral en 2020, fiable, abordable, et la production durable d'hydrogène sera la base de son utilisation future.