Des chimistes de la Ruhr-Universität Bochum ont développé une nouvelle méthode pour fixer solidement les poudres de catalyseur sur les surfaces des électrodes. Actuellement, le stress physique élevé induit sur les films de catalyseur par les réactions de dégagement de gaz entrave l'application de catalyseurs à base de poudre. La technique développée est potentiellement intéressante pour la production d'hydrogène par électrolyse de l'eau. Une équipe impliquant le Dr Corina Andronescu, Stefan Barwe et le professeur Wolfgang Schuhmann du Center for Electrochemical Sciences en parlent dans l'édition internationale de Angewandte Chemie .

« Les synthèses de catalyseurs visent souvent des nanoparticules afin d'atteindre une surface élevée, " explique Wolfgang Schuhmann. Cependant, la fixation serrée et stable des nanopoudres sur les électrodes reste toujours un défi. Des liants catalytiques appropriés existent pour les électrodes utilisées en milieu acide. De tels liants sont souvent déployés dans des environnements alcalins en raison du manque d'alternatives adaptées. Cependant, un inconvénient majeur de l'utilisation de ces matériaux liants dans les électrolytes alcalins est qu'ils sont intrinsèquement instables et électriquement isolants, empêchant ainsi essentiellement l'application de nombreux catalyseurs en poudre hautement actifs et potentiellement intéressants sur le plan industriel.

Le polymère se transforme en carbone

L'équipe de Bochum propose une nouvelle méthode de fixation serrée de catalyseurs en poudre sur des surfaces métalliques. Ils ont utilisé un polymère organique spécifique, à savoir la polybenzoxazine, qui se transforme en carbone à des températures d'environ 500 degrés Celsius. Le polymère a été appliqué avec le catalyseur en poudre sur la surface d'une électrode de nickel et ensuite chauffé à haute température. Lors d'un traitement thermique, le polymère transformé en une matrice carbonée enrobant les particules de catalyseur en poudre.

La particularité était le choix du polymère utilisé. Les polybenzoxazines sont très stables thermiquement et présentent un retrait proche de zéro à des températures plus élevées. En l'absence d'oxygène, ils se carbonisent en donnant une forte teneur en charbon résiduel.

Facile à produire

« Nous nous attendons à ce que la méthode présentée puisse également être applicable à une échelle industrielle, bien que cela reste à valider. Cependant, les procédures nécessaires sont déjà bien établies, " dit Schuhmann. En principe, c'est la même technique que de peindre la porte d'une voiture. "Un mélange de catalyseur et de polymère pourrait être pulvérisé sur une surface d'électrode, qui est ensuite transféré dans un four, " dit le scientifique. L'équipe du Centre des sciences électrochimiques a déjà testé cela à l'échelle du laboratoire.