Réservoirs de carburant, qui attirent l'attention en tant que source d'énergie respectueuse de l'environnement, obtenir de l'électricité et de la chaleur simultanément grâce à la réaction inverse de l'électrolyse de l'eau. Par conséquent, le catalyseur qui améliore l'efficacité de la réaction est directement lié aux performances de la pile à combustible. Pour ça, une équipe mixte de recherche POSTECH-UNIST a franchi un pas de plus dans le développement de catalyseurs hautes performances en découvrant pour la première fois les phénomènes ex-solution et transition de phase au niveau atomique.

Une équipe de recherche conjointe du professeur Jeong Woo Han et Ph.D. le candidat Kyeounghak Kim du Département de génie chimique de POSTECH, et le professeur Guntae Kim de l'UNIST ont découvert le mécanisme par lequel le PBMO - un catalyseur utilisé dans les piles à combustible - est transformé d'une structure pérovskite en une structure en couches avec des nanoparticules ex-solution1 à la surface, confirmant son potentiel en tant qu'électrode et catalyseur chimique. Ces résultats de recherche ont été récemment publiés en tant qu'article de couverture arrière de la Sciences de l'énergie et de l'environnement , une revue internationale dans le domaine de l'énergie.

Les catalyseurs sont des substances qui améliorent les réactions chimiques. PBMO (Pr 0,5 Ba 0,5 MnO 3 -δ), l'un des catalyseurs des piles à combustible, est connu comme un matériau qui fonctionne de manière stable même lorsqu'il est directement utilisé comme hydrocarbure, pas d'hydrogène. En particulier, il présente une conductivité ionique élevée lorsqu'il se transforme en une structure en couches dans un environnement de réduction qui perd de l'oxygène. À la fois, le phénomène ex-solution se produit dans lequel les éléments à l'intérieur de l'oxyde métallique se séparent à la surface.

Ce phénomène se produit volontairement dans un environnement de réduction sans procédé particulier. Au fur et à mesure que les éléments à l'intérieur du matériau remontent à la surface, la stabilité et les performances de la pile à combustible s'améliorent énormément. Cependant, il était difficile de concevoir les matériaux car le processus par lequel ces catalyseurs à haute performance ont été formés était inconnu.

En se concentrant sur ces caractéristiques, l'équipe de recherche a confirmé que le processus passe par une progression de transition de phase, particule ex-solution, et la formation de catalyseur. Cela a été prouvé en utilisant le calcul des premiers principes basé sur la mécanique quantique et l'expérience in-situ XRD2 qui permet l'observation des changements structurels cristallins en temps réel dans les matériaux. Les chercheurs ont également confirmé que le catalyseur d'oxydation développé de cette manière affiche des performances jusqu'à quatre fois supérieures aux catalyseurs conventionnels, vérifier que cette étude est applicable à divers catalyseurs chimiques.

"Nous avons pu comprendre avec précision les matériaux dans les unités atomiques qui étaient difficiles à confirmer dans les expériences précédentes, et l'a démontré avec succès, dépassant ainsi les limites de la recherche existante en comprenant avec précision les matériaux en unités atomiques, qui étaient difficiles à confirmer dans les expériences existantes, et les démontrer avec succès, " a expliqué le professeur Jeong Woo Han qui a dirigé l'étude. " Étant donné que ces matériaux de support et ces nanocatalyseurs peuvent être utilisés pour la réduction des gaz d'échappement, capteurs, réservoirs de carburant, catalyseurs chimiques, etc., des recherches actives dans de nombreux domaines sont prévues à l'avenir.