La transition des combustibles fossiles vers les sources d'énergie renouvelables dépend fortement de la disponibilité de systèmes efficaces de conversion et de stockage d'énergie. Considérant l'hydrogène comme une molécule porteuse, l'électrolyse à membrane échangeuse de protons offre de nombreux avantages, comme le fonctionnement à des densités de courant élevées, faible croisement de gaz, conception de système compact, etc. Cependant, sa large mise en œuvre est entravée par une cinétique lente de la réaction de dégagement d'oxygène (OER), dont l'amélioration nécessite l'application d'électrocatalyseurs peu abondants et coûteux à base d'Ir.

À la recherche d'une conception rationnelle de nouveaux types d'électrocatalyseurs REL et répondant à des questions fondamentales sur les réactions clés dans la conversion d'énergie, le consortium interinstitutionnel MPG MAXNET Energy a intégré des scientifiques de différentes institutions en Allemagne et à l'étranger. Grâce à une collaboration étroite et fructueuse dans ce cadre, les scientifiques du département Chemical Metal Science du MPI CPfS ainsi que des experts du Fritz Haber Institute de Berlin et du MPI CEC de Muelheim an der Ruhr, a développé un nouveau concept pour produire de la multifonctionnalité en électrocatalyse et l'a illustré avec succès avec un exemple de composé intermétallique Al 2 Pt comme précurseur du matériau électrocatalyseur OER.

Le composé intermétallique Al 2 Pt (anti-CaF 2 type de structure cristalline) combine deux caractéristiques importantes pour les performances électrocatalytiques :(i) densité d'états réduite au niveau de Fermi du Pt, et (ii) un transfert de charge prononcé de l'aluminium vers le platine, conduisant à une liaison chimique fortement polaire dans ce composé. Ces caractéristiques offrent une activité OER inhérente et une stabilité croissante contre l'oxydation complète dans des conditions d'oxydation difficiles des OER. Aux conditions des REL, Al 2 Le Pt subit une restructuration dans la région proche de la surface en raison de la dissolution auto-contrôlée de l'aluminium. La rugosité et la porosité de la microstructure proche de la surface formée in situ permettent de compenser la perte d'activité spécifique. Même après une expérience de stabilité exceptionnellement longue (19 jours) à des densités de courant élevées (90 mA cm ^-2 ) le matériau en vrac conserve son intégrité structurelle et de composition. Elargir le choix des techniques de synthèse, par exemple. croissance de couches minces, et l'exploration de la variété des composés intermétalliques dessinent les principales lignes directrices pour le développement futur de la stratégie proposée.

Les recherches menées à l'Institut Max Planck de physique chimique des solides (MPI CPfS) à Dresde visent à découvrir et à comprendre de nouveaux matériaux aux propriétés inhabituelles.

En étroite collaboration, chimistes et physiciens (y compris les chimistes travaillant sur la synthèse, expérimentateurs et théoriciens) utilisent les outils et méthodes les plus modernes pour examiner comment la composition chimique et l'arrangement des atomes, ainsi que les forces extérieures, affecter le magnétique, propriétés électroniques et chimiques des composés.

Nouveaux matériaux quantiques, les phénomènes physiques et les matériaux pour la conversion d'énergie sont le résultat de cette collaboration interdisciplinaire.