Une étude récente, affilié à UNIST a présenté des catalyseurs nobles pour l'électrolyse de l'eau, capable de produire de l'hydrogène et de l'oxygène en même temps. Selon l'équipe de recherche, parmi les catalyseurs signalés jusqu'à présent, ce sont les plus stables, facile à faire, abordable et ont d'excellentes performances.

Dans cette étude, Professeur Hyeong-seong Park, conjointement avec le professeur Gun Tae Kim, et le professeur Sang-kyu Kwak de l'École d'ingénierie énergétique et chimique de l'UNIST ont introduit une hétérostructure comprenant des oxydes de pérovskite (La 0,5 Sr 0,5 Roucouler 3–δ , LSC) et le diséléniure de molybdène (MoSe 2 ) comme catalyseur électrochimique pour l'électrolyse globale de l'eau. Les nouveaux catalyseurs sont simples à synthétiser et peuvent être produits en série, selon l'équipe de recherche.

Les technologies d'électrolyse de l'eau sont considérées comme le moyen le plus écologique et le plus efficace pour la production durable d'hydrogène. Il s'agit d'une technologie bien établie qui a été utilisée pour la décomposition de l'eau en oxygène et en hydrogène grâce au passage d'un courant électrique. En ce moment, un catalyseur pour aider la réaction de décomposition de l'eau est nécessaire. Des études antérieures ont rapporté que les catalyseurs à base de métaux nobles, comme le platine (Pt) ou l'iridium (Ir) présentent d'excellentes performances catalytiques. Cependant, la commercialisation de catalyseurs à base de métaux nobles est difficile en raison de leur coût élevé et de leur faible stabilité.

Dans cette étude, l'équipe de recherche rapporte une méthode simple (technique de broyage à billes) pour la synthèse d'un catalyseur à hétérostructure où les oxydes de pérovskite (LSC) et le diséléniure de molybdène (MoSe 2 ) sont placés dans un conteneur, puis roulé avec des métaux en acier. Le nouveau catalyseur affiche des performances proches de celles des catalyseurs à base de métaux nobles pour la génération d'hydrogène et d'oxygène. Ce qui le distingue des autres catalyseurs à base de métaux nobles, c'est que le nouveau catalyseur présente d'excellentes performances catalytiques des deux côtés.

En particulier, le catalyseur proposé a présenté une excellente stabilité globale de l'électrolyse de l'eau sur 1000 h à une densité de courant élevée de 100 mA cm ^–2 . Les catalyseurs signalés précédemment souffrent de dommages aux électrodes, même à la densité de courant de 50 mA.

« Les dichalocogénures de métaux de transition (TMD) présentent une excellente stabilité, il y avait donc eu des études, utilisant des TMD comme catalyseurs pour l'électrolyse de l'eau. Cependant, il a été difficile de changer les propriétés miconductrices des TMD en propriétés des métaux où le courant électrique peut circuler librement, " dit Nam Khen Oh dans le programme doctoral de génie énergétique et chimique à l'UNIST, le premier auteur de l'étude. "Dans cette étude, certains des TMD ont été convertis en propriétés métalliques lors de la synthèse des deux matériaux, ce qui a grandement amélioré les performances et la stabilité du catalyseur."

L'ion unique de transition de phase structurale semi-conducteur-métal dans l'hétérostructure du LSC et du MoSe 2 a été découvert pour la première fois dans ce travail, ont ainsi été identifiés expérimentalement et théoriquement. Lorsque les électrons passent du LSC au MoSe 2 , certaines structures des TMD changent, alors la propriété semi-conductrice est changée en propriété métallique.

"Le phénomène de transition de phase apparaissant partiellement lorsque les électrons se déplacent entre le chalcogénure de métal de transition et l'oxyde de pérovskite présentera une nouvelle perspective sur la transition de phase du chalcogénure de métal de transition, " dit le professeur Park. " Nous nous attendons à ce que la conception de catalyseur proposée puisse être combinée avec divers composés, pour que le potentiel soit illimité."

Leurs découvertes fourniront un nouvel aperçu de la recherche sur le catalyseur de solution électrolytique, qui s'est concentré sur les catalyseurs à base de métal. "Récemment, la plupart des techniques hydrothermales alcalines sont axées sur le développement de catalyseurs de réaction de production d'hydrogène à base métallique, " dit Changmin Kim dans le MS/Ph.D. de l'énergie et du génie chimique à UNIST, le premier co-auteur de cette étude. "En tant que catalyseur de la réaction de génération d'oxygène, qui a attrapé l'épine dorsale de la réaction de décomposition de l'eau, a sorti un nouveau catalyseur à hautes performances, la technologie connexe se développera davantage. »

« La commercialisation des catalyseurs d'hydrotraitement nécessite une synthèse simple, groupage, reproductibilité, à bas prix, haute performance, et une grande stabilité, ", déclare le professeur Kim. "Nos nouveaux catalyseurs devraient répondre à ces exigences."