Des chimistes du Centre des sciences électrochimiques de la Ruhr-Universität Bochum ont mis au point un catalyseur doté de propriétés d'auto-guérison. Dans les conditions difficiles de l'électrolyse de l'eau pour la production d'hydrogène, le matériau catalyseur se régénère, tant que les composants nécessaires pour cela sont présents dans la solution d'électrolyte. Une équipe impliquant Stefan Barwe, Le professeur Wolfgang Schuhmann et le Dr Edgar Ventosa de la chaire Bochum de chimie analytique en parlent dans la revue Angewandte Chemie Édition Internationale . Les travaux se sont déroulés dans le cadre du pôle d'excellence Resolv.

L'hydrogène est considéré comme une source d'énergie du futur. Cependant, trouver des catalyseurs stables et efficaces pour le synthétiser est un défi. Cette synthèse s'effectue par électrolyse de l'eau, avec de l'hydrogène créé à une électrode et de l'oxygène à l'autre. Les électrodes sont recouvertes d'un film de catalyseur, qui est attaqué au cours de la réaction et devient moins efficace.

La surface du catalyseur se forme d'elle-même

Dans une étude de faisabilité, les chimistes de Bochum ont démontré une nouvelle façon de créer un film de catalyseur très stable. Ils ont ajouté des nanoparticules de catalyseur sous forme de poudre à la solution, qui entoure les électrodes. Les particules pompées à travers les chambres d'électrodes entrent en collision avec la surface des électrodes; là, un film de particules se forme sur la base des forces d'attraction électrostatiques. Des particules avec une surface chargée positivement sont déposées sur l'anode et des particules avec une surface chargée négativement sur la cathode. Le film de catalyseur se forme ainsi tout seul.

Par le même mécanisme, la surface du catalyseur s'est régénérée au cours de la réaction. De nouvelles nanoparticules de la solution déplacées vers les électrodes, où ils ont rafraîchi le film de catalyseur usé. Cet effet d'auto-guérison a duré aussi longtemps que des particules de catalyseur étaient présentes dans la solution.

Stable plusieurs jours

Les chercheurs ont travaillé avec des électrodes de nickel. Ils ont testé deux poudres de catalyseur différentes pour les deux électrodes, un matériau à base de nickel et un matériau à base de cobalt. Tous les matériaux catalytiques forment un film de quelques micromètres d'épaisseur sur les électrodes, comme l'ont confirmé les captures au microscope électronique. Les mesures ont également montré la formation de systèmes fonctionnels produisant de l'hydrogène de manière stable sur plusieurs jours.

Dans d'autres études, les chimistes veulent maintenant étudier de plus près l'influence de la forme et de la taille des particules ainsi que l'influence de la solution électrolytique sur l'efficacité et la stabilité des catalyseurs.