Comparaison entre les mécanismes réactionnels d'un système hybride avec une hétérostructure classique, et le système monophasique avec des accepteurs de protons au niveau moléculaire développé par les chercheurs. Crédit :Université des sciences et technologies de l'information de Nanjing.
Notre consommation excessive d'énergies fossiles est responsable de certains des grands défis sociétaux auxquels nous sommes confrontés, du changement climatique à la pollution. L'hydrogène est considéré comme une alternative verte aux combustibles fossiles, et l'électrolyse alcaline de l'eau s'avère une technologie attrayante pour la commercialisation à grande échelle de la production d'hydrogène.
Cependant, les applications industrielles actuelles de la séparation électrocatalytique de l'eau sont limitées par la surtension élevée de la réaction de dégagement d'oxygène (OER) ; une réaction électrochimique importante dans le processus. Cela est particulièrement vrai lors d'un fonctionnement à des densités de courant électrique élevées (500-1 000 mA cm -2 ). Dans une étude publiée dans Green Energy &Environment , un groupe de chercheurs chinois décrit un processus qu'ils ont développé pour relever ce défi.
Le professeur Yunfei Bu de l'Université chinoise des sciences et technologies de l'information de Nanjing a dirigé la recherche. Il explique que "parce que l'OER implique quatre étapes complexes de transfert de coordination proton-électron dans un milieu alcalin, le niveau de transfert proton/électron que vous pouvez atteindre est limité. Pour résoudre ce problème, nous avons construit une stratégie d'accepteur de protons simple et évolutive qui réduit la taille de les accepteurs de protons au niveau moléculaire et les intègre dans l'ensemble du catalyseur."
Yaobin Wang, un doctorat. étudiant de la même université, a proposé la nouvelle méthode et, selon le co-auteur, le Dr Feng Li, professeur à l'Université Fudan de Chine, la raison pour laquelle cela fonctionne si bien est que la "conception au niveau moléculaire augmente le lien direct entre l'accepteur de protons de surface et le support, et résout les problèmes existants autour d'un long chemin de transfert, d'une interface limitée et d'un contact lâche. Il en résulte une amélioration de la cinétique de transfert de protons sous un courant élevé."
L'étude a également évalué les performances d'électrolyse de l'eau du catalyseur dans des conditions pratiques, en utilisant un ensemble membrane-électrode. Selon les chercheurs, l'électrolyseur peut atteindre une densité de courant élevée de 500 mA cm -2 ou même 1000 mA cm -2 à faible surpotentiel, et le Faraday global est proche de 96 %.
Le professeur Bu conclut que "cette nouvelle stratégie montre de grandes perspectives d'application dans les dispositifs pratiques d'électrolyse de l'eau et les applications industrielles à courant élevé. De plus, cette modification fonctionnelle au niveau moléculaire a le potentiel d'être étendue à des domaines plus catalytiques". Une nouvelle méthode stimule la génération de gaz de synthèse à partir de biopolyols
