Une technique pour créer un matériau pour l'électrolyse de l'eau rentable utilise une méthode chimique simple pour préparer des anodes à base de nickel afin d'améliorer la réaction de dégagement d'oxygène. Les gains d'efficacité comme celui développé par KAUST sont importants dans l'évolution des énergies renouvelables.

Une technique pour créer un matériau pour l'électrolyse de l'eau rentable utilise une méthode chimique simple pour préparer des anodes à base de nickel afin d'améliorer la réaction de dégagement d'oxygène. Les gains d'efficacité comme celui développé par KAUST sont importants dans l'évolution des énergies renouvelables.

L'hydrogène stocke une énorme quantité d'énergie et offre donc un grand potentiel en tant que produit durable, source d'énergie sans carbone. L'hydrogène est également abondant sur Terre, bien que majoritairement sous forme d'eau. L'électrocatalyse peut séparer les atomes d'hydrogène des atomes d'oxygène, mais une considération cruciale est un processus connu sous le nom d'évolution de l'oxygène. Le taux de création d'oxygène est connu pour affecter le taux de production global d'hydrogène, les scientifiques recherchent donc un catalyseur pour améliorer cette réaction.

Métaux nobles, comme l'iridium et le ruthénium, ont d'excellentes performances d'évolution de l'oxygène, mais sont très chers. Comme alternative moins chère, doctorat L'étudiant Tatsuya Shinagawa et l'étudiant stagiaire Marcus Ng ont été guidés par le professeur agrégé Kazuhiro Takanabe du Centre de catalyse KAUST pour utiliser une méthode chimique simple pour améliorer la réaction d'évolution de l'oxygène.

Les électrocatalyseurs à base de nickel ont montré des performances encourageantes lors d'expériences précédentes. Parmi ceux-ci, l'oxyde de nickel-fer est notable; mais le coût et la complexité de sa synthèse est un inconvénient.

« Les électrolyseurs existants fonctionnent dans des environnements extrêmement alcalins ou acides, et ces conditions difficiles seront coûteuses lorsqu'elles sont alimentées par des sources d'énergie renouvelables, " a déclaré Shinagawa. " Il est également important que la plupart des études sur la séparation électrocatalytique de l'eau aient été réalisées à température ambiante. Des températures plus élevées sont nécessaires dans les systèmes pratiques."

Le protocole de l'équipe implique des cycles redox répétés du nickel dans un électrolyte de carbonate ou de phosphate à un pH modéré et une température d'environ 55°C et l'évaluation des performances du processus de fractionnement de l'eau à des températures élevées (jusqu'à 80°C)

L'imagerie de l'électrode de nickel résultante avec un microscope électronique à balayage a indiqué que le processus de fabrication restructure la surface pour créer une couche d'hydroxyde d'oxyde de nickel de plus d'un millimètre d'épaisseur. La structure tridimensionnelle de cette couche peut piéger les cations alcalins faiblement liés et l'eau.

L'équipe a montré que leur électrode présentait des performances de réaction d'évolution de l'oxygène très supérieures à celles de l'oxyde de nickel-fer dans des conditions de pH presque neutres et à des températures couramment utilisées dans le traitement industriel.

« Nous espérons poursuivre cette étude en approfondissant la compréhension des propriétés du matériau et de ses performances, " dit Shinagawa. " Par exemple, une étude cinétique approfondie permettra d'identifier l'étape de réaction limitante sur l'électrocatalyseur à base de nickel préparé, ce qui conduira à une nouvelle amélioration de l'activité catalytique."