Environ 1 milliard de voitures et de camions sillonnent les routes du monde. Seuls quelques-uns fonctionnent à l'hydrogène. Cela pourrait changer après une percée réalisée par des chercheurs de l'Université de Copenhague. La découverte? Un nouveau catalyseur qui peut être utilisé pour produire des véhicules à hydrogène moins chers et beaucoup plus durables.

Les véhicules à hydrogène sont un spectacle rare. C'est en partie parce qu'ils dépendent d'une grande quantité de platine pour servir de catalyseur dans leurs piles à combustible, environ 50 grammes. Typiquement, les véhicules n'ont besoin que d'environ cinq grammes de ce matériau rare et précieux. En effet, seulement 100 tonnes de platine sont extraites chaque année, en Afrique du sud.

Maintenant, des chercheurs du département de chimie de l'université de Copenhague ont mis au point un catalyseur qui ne nécessite pas une si grande quantité de platine.

« Nous avons développé un catalyseur qui, dans le laboratoire, n'a besoin que d'une fraction de la quantité de platine que font les piles à combustible à hydrogène actuelles pour les voitures. Nous approchons de la même quantité de platine que nécessaire pour un véhicule conventionnel. À la fois, le nouveau catalyseur est beaucoup plus stable que les catalyseurs déployés dans les véhicules à hydrogène d'aujourd'hui, " explique le professeur Matthias Arenz du Département de chimie.

Un changement de paradigme pour les véhicules à hydrogène

Les technologies durables sont souvent remises en cause par la disponibilité limitée des matériaux rares qui les rendent possibles, lequel, à son tour, limite l'évolutivité. En raison de cette limitation actuelle, il est impossible de remplacer du jour au lendemain les véhicules du monde par des modèles à hydrogène. En tant que tel, la nouvelle technologie change la donne.

"Le nouveau catalyseur peut permettre de déployer des véhicules à hydrogène à une échelle bien plus grande que ce qui n'aurait jamais pu être réalisé dans le passé, " déclare le professeur Jan Rossmeisl, chef de centre du Center for High Entropy Alloy Catalysis au département de chimie de l'UCPH.

Le nouveau catalyseur améliore considérablement les piles à combustible, en permettant de produire plus de chevaux par gramme de platine. Ceci à son tour, rend la production de véhicules à pile à combustible à hydrogène plus durable.

Plus durable, moins de platine

Parce que seule la surface d'un catalyseur est active, il faut autant d'atomes de platine que possible pour l'enrober. Un catalyseur doit également être durable. C'est là que réside le conflit. Pour gagner le plus de surface possible, les catalyseurs d'aujourd'hui sont basés sur des nanoparticules de platine qui sont recouvertes de carbone. Malheureusement, le carbone rend les catalyseurs instables. Le nouveau catalyseur se distingue par son absence de carbone. Au lieu de nanoparticules, les chercheurs ont développé un réseau de nanofils caractérisé par une abondance de surface et une grande durabilité.

"Avec cette percée, la notion de véhicule à hydrogène se banalisant est devenue plus réaliste. Cela leur permet de devenir moins chers, plus durable et plus durable, " dit Jan Rossmeisl.

Dialogue avec l'industrie automobile

La prochaine étape pour les chercheurs consiste à étendre leurs résultats afin que la technologie puisse être mise en œuvre dans des véhicules à hydrogène.

« Nous sommes en pourparlers avec l'industrie automobile sur la manière dont cette percée peut être mise en œuvre dans la pratique. les choses semblent assez prometteuses, ", explique le professeur Matthias Arenz.

Les résultats de la recherche viennent d'être publiés dans Matériaux naturels , l'une des principales revues scientifiques pour la recherche sur les matériaux. C'est le premier article dans lequel chaque chercheur du centre de recherche fondamentale, "Centre de Catalyse des Alliages à Haute Entropie (CHEAC)", a collaboré. Le centre est un soi-disant centre d'excellence, soutenu par la Fondation nationale danoise pour la recherche.

"Au centre, nous développons de nouveaux matériaux catalytiques pour créer des produits chimiques et des carburants durables qui aident la société à rendre l'industrie chimique plus verte. Qu'il est désormais possible d'augmenter la production de véhicules à hydrogène, et de manière durable, est un grand pas en avant, ", explique le chef de centre Jan Rossmeisl.