L'Institut coréen des sciences et de la technologie (KIST, Président par intérim :Yoon Seok-jin) a annoncé qu'une équipe de recherche, dirigé par le Dr Oh Hyung-Suk et le Dr Lee Woong-hee, au Clean Energy Research Center du KIST, a développé une technologie pour réduire l'utilisation de catalyseurs de métaux précieux aux électrodes où l'oxygène est produit. L'utilisation de catalyseurs de métaux précieux est l'un des problèmes qui entravent l'application pratique de la technologie de la photosynthèse artificielle.

La technologie de la photosynthèse artificielle consiste à recréer artificiellement un processus, comme le processus observé dans les plantes, par quelle eau, lumière du soleil, et le dioxyde de carbone (CO 2 ) sont transformés en hydrocarbures et en oxygène, avec la chlorophylle servant de catalyseur. Cette technologie a reçu beaucoup d'attention car elle peut produire de l'énergie propre et des produits chimiques à valeur ajoutée tout en absorbant le dioxyde de carbone.

Pour que cette technologie soit commercialisée, l'efficacité du catalyseur, qui chez les plantes, est la chlorophylle, doivent être améliorés et les coûts associés doivent être réduits. Parmi les catalyseurs électrochimiques efficaces qui ont été étudiés jusqu'à présent, les catalyseurs à base d'iridium se sont avérés être parmi les plus stables et les plus performants et sont donc largement connus comme certains des meilleurs catalyseurs produisant de l'oxygène. Cependant, l'iridium est cher et ses réserves et son volume de production sont assez limités. Récemment, de nombreuses recherches ont été menées sur la manière de réduire l'utilisation d'iridium et d'améliorer les performances du catalyseur.

L'une des méthodes les plus efficaces pour réduire l'utilisation de l'iridium consiste à fabriquer un catalyseur en alliage d'iridium à l'échelle nanométrique en utilisant des métaux à bas prix. L'équipe de recherche conjointe KIST-Université technique de Berlin (TU-Berlin) a développé un nanocatalyseur cœur-coquille avec une coquille d'oxyde d'iridium en utilisant des nanoparticules d'alliage iridium-cobalt pour réduire l'utilisation d'iridium.

L'équipe de recherche du KIST a utilisé diverses techniques d'analyse in-situ/opérande pour concevoir un catalyseur efficace. A l'aide d'une spectroscopie d'absorption de rayons X in-situ/operando, ils ont découvert que le catalyseur, avec sa structure cœur-coquille, avait des performances élevées en raison de la courte distance entre l'iridium et l'oxygène dans le catalyseur. Ils ont ensuite examiné le catalyseur, à l'aide d'une technique analytique in-situ/operando à plasma à couplage inductif (ICP), et a constaté qu'il avait une durabilité élevée en raison de la perte relativement faible du catalyseur. Il est encore plus significatif que ces résultats aient été obtenus au cours de processus réels de réaction catalytique. Les résultats de ces analyses continueront d'être utilisés pour concevoir divers catalyseurs.

Le catalyseur développé par l'équipe de recherche de KIST utilise 20% d'iridium en moins, un métal précieux, que les catalyseurs existants et montre des performances au moins 31% plus élevées. Un test à long terme utilisant de l'eau du robinet a été effectué pour vérifier la faisabilité pratique du catalyseur. Une fois testé, le catalyseur a maintenu un haut niveau de performance pendant des centaines d'heures, indiquant une durabilité élevée.

Lorsque le catalyseur développé a été appliqué au système de conversion de dioxyde de carbone réel, l'énergie requise pendant le processus a été réduite de plus de la moitié. Cela a entraîné plus de deux fois la quantité de composés typiquement produits à la même tension en utilisant d'autres catalyseurs d'oxyde d'iridium.

"Nous avons utilisé un noyau en alliage iridium-cobalt et un nanocatalyseur noyau-coque avec une coque en oxyde d'iridium pour améliorer considérablement les performances de la réaction de dégagement d'oxygène et la durabilité, qui étaient les problèmes précédemment associés au CO électrochimique 2 système de conversion, " a déclaré le Dr Oh Hyung-Suk de KIST, qui a dirigé la recherche. "Je m'attends à ce que cette recherche contribue grandement à la praticabilité du CO électrochimique 2 système de conversion tel qu'il peut être appliqué aux systèmes d'électrolyse de l'eau pour la production d'hydrogène ainsi qu'à divers autres systèmes d'électrolyse.