En tant qu'énergie renouvelable la plus propre, L'énergie hydrogène a attiré une attention particulière dans les recherches récentes. Pourtant, la commercialisation des piles à combustible traditionnelles à membrane échangeuse de protons (PEMFC), qui consomment de l'hydrogène et produisent de l'électricité, est sérieusement limitée en raison de la réaction chimique de la cathode des PEMFC reposant largement sur des catalyseurs coûteux à base de platine.

Une solution consiste à changer l'électrolyte acide des PEMFC en alcalin. Ces piles à combustible sont appelées piles à combustible à membrane échangeuse d'anions (AEMFC), et ils permettent l'utilisation d'éléments métalliques moins chers comme le Co, Ni ou Mn pour concevoir des électrocatalyseurs.

L'équipe de recherche dirigée par le professeur Gao Minrui de l'Université des sciences et technologies de Chine (USTC) a suivi cette solution et développé un moyen pratique et évolutif de fabriquer un nouvel alliage Ni-W-Cu, Ni 5.2 WCu 2.2 , comme cathode pour les AEMFC. Le résultat a été publié le Communication Nature .

L'équipe a d'abord cultivé Cu(OH) 2 nanofils à partir d'un squelette de cuivre mousse tridimensionnel par oxydation anodique. Les nanofils obtenus ont ensuite été immergés dans une solution contenant des éléments Ni et W. Après synthèse hydrothermale et recuit, l'alliage Ni-W-Cu a été produit.

Le Ni ternaire 5.2 WCu 2.2 L'alliage peut catalyser l'oxydation de l'hydrogène en milieu alcalin 4,31 fois plus efficace que l'anode platine/carbone de référence.

Il a un potentiel d'oxydation aussi élevé que 0,3V par rapport à l'électrode à hydrogène réversible et peut maintenir une activité élevée jusqu'à 20h sous une telle surtension, anodes de procédé à base de métaux autres que ceux du groupe du platine.

Le catalyseur en alliage a également montré une excellente résistance à l'empoisonnement au CO, et maintenu une activité élevée à 20000 ppm CO/H 2 ambiance mixte.

L'analyse a montré que la densité projetée d'états de Ni 5.2 WCu 2.2 l'alliage se situe au niveau de Fermi le plus bas, ce qui indique que l'alliage a l'énergie de liaison d'hydrogène optimale. L'effet d'alliage à éléments multiples fait de l'alliage à base de Ni un catalyseur à haute activité et offre une résistance à l'oxydation.

Ce travail met en lumière une exploration plus approfondie des alliages à éléments multiples composés de métaux bon marché, aidant ainsi le développement de catalyseurs d'oxydation d'hydrogène plus efficaces pour les anodes AEMFC.