Le processus d'électrolyse de l'eau est un système qui produit de l'hydrogène en électrolysant l'eau. Il s’agit d’une technologie respectueuse de l’environnement qui peut produire de l’hydrogène, une future source d’énergie, sans émettre de polluants environnementaux, mais ses limites incluent une faible efficacité de production d’hydrogène et des coûts de production élevés. Une équipe de chercheurs de l'Université des sciences et technologies de Pohang (POSTECH) a publié des recherches dans Advanced Materials. cela a résolu les deux problèmes à la fois.
Une équipe de recherche collaborative comprenant le professeur Jong Kyu Kim, Jaerim Kim, candidat au doctorat, le professeur Yong-Tae Kim et le docteur Sang-Mun Jung du Département de science et d'ingénierie des matériaux du POSTECH a réussi à développer une solution économique et catalyseur d'électrolyse de l'eau efficace qui surmonte les limites des catalyseurs conventionnels en utilisant une méthode de dépôt à angle oblique et du nickel (Ni).
Les processus d'électrolyse de l'eau utilisent des métaux précieux coûteux comme le platine comme catalyseurs pour la production d'hydrogène, ce qui rend le processus excessivement coûteux. De plus, l'utilisation de catalyseurs à couches minces conventionnels entraîne souvent une séparation inadéquate des bulles d'hydrogène, entraînant des blocages dans les sites actifs du catalyseur ou entravant le mouvement des réactifs, diminuant finalement l'efficacité du processus.
En réponse à ces défis, l’équipe de recherche a opté pour le dépôt à angle oblique et le nickel. Cette technique consiste à incliner le substrat pendant le dépôt pour créer facilement diverses nanostructures du matériau, offrant ainsi une solution simple et peu coûteuse. De plus, le nickel se distingue comme un catalyseur de métal non précieux abondant sur Terre, démontrant une efficacité relativement élevée dans la génération d'hydrogène.
L’équipe a utilisé une méthode de dépôt à angle oblique pour synthétiser du nickel présentant des saillies de nanorodes finement travaillées et alignées verticalement. Contrairement aux nanostructures conventionnelles qui augmentent simplement la surface du catalyseur, les chercheurs ont conçu un réseau de nanotiges de nickel hautement poreuses, présentant des propriétés de surface superaérophobes uniques pour résoudre les problèmes d'adhérence de l'hydrogène.
Les résultats expérimentaux ont révélé que les bulles d’hydrogène générées au cours du processus d’électrolyse présentaient une séparation accélérée des bulles d’hydrogène de la surface superaérophobe. Le catalyseur de nanotiges de nickel tridimensionnel superaérophobe de l'équipe, doté de canaux de pores efficaces, a démontré une amélioration remarquable de 55 fois l'efficacité de la production d'hydrogène par rapport à une quantité équivalente de nickel dans une structure à couche mince traditionnelle.
Le professeur Jong Kyu Kim et le docteur Jaerim Kim, qui dirigent la recherche, ont expliqué :« En améliorant l'efficacité du processus d'électrolyse de l'eau pour la production d'hydrogène vert, nous progressons vers une économie de l'hydrogène et une société neutre en carbone. ne profite qu'à l'électrolyse de l'eau, mais est également prometteur pour diverses autres applications d'énergies renouvelables où les réactions de surface jouent un rôle crucial, telles que la réduction du dioxyde de carbone et les systèmes de conversion d'énergie lumineuse. "
Plus d'informations : Jaerim Kim et al, Réaction efficace d'évolution de l'hydrogène alcalin à l'aide de nanoréseaux de Ni superaérophobes avec libération accélérée de bulles de H2, Matériaux avancés (2023). DOI :10.1002/adma.202305844
Informations sur le journal : Matériaux avancés
Fourni par l'Université des sciences et technologies de Pohang
