Le professeur Johannes Margraf et une équipe de scientifiques ont développé une méthode prometteuse pour améliorer l'efficacité des électrocatalyseurs. Grâce à des simulations et à l’intelligence artificielle, les chercheurs ont développé un programme informatique capable d’optimiser simultanément plusieurs propriétés du catalyseur. Les résultats ont été publiés dans le Journal of the American Chemical Society .
Les alliages à haute entropie (HEA) constituent un type de matériau prometteur pour l’électrocatalyse. L'électrocatalyse est un processus dans lequel certains matériaux contribuent à accélérer les réactions chimiques qui ont lieu dans les batteries ou les piles à combustible.
Contrairement aux catalyseurs métalliques conventionnels, ces matériaux sont constitués d’un mélange de nombreux éléments. De ce fait, ils ont une structure très complexe et pourraient donc avoir de meilleures propriétés catalytiques dans les électrolyseurs et les piles à combustible. Cependant, il est difficile pour les chercheurs de trouver le meilleur mélange d'éléments pour une application spécifique.
"Les travaux antérieurs se sont principalement concentrés sur l'amélioration de l'activité catalytique", explique Margraf, titulaire de la chaire de chimie physique V :théorie et apprentissage automatique à l'université de Bayreuth. "Cependant, nous avons développé un algorithme capable d'utiliser des simulations et l'intelligence artificielle pour améliorer simultanément plusieurs propriétés du catalyseur, telles que l'activité, le coût et la stabilité."
Cela a permis aux chercheurs de Bayreuth et de l'Institut Fritz Haber de Berlin de prédire de nombreux nouveaux HEA offrant divers compromis entre ces propriétés.
"Nous avons testé l'algorithme spécifiquement pour la réduction de l'oxygène dans les piles à combustible, où le platine, coûteux, est normalement utilisé comme catalyseur. Nous avons trouvé des catalyseurs tout aussi actifs que le platine mais coûtant beaucoup moins cher, seulement 10 % par rapport au platine", explique Margraf. "Nous avons également pu identifier des catalyseurs deux fois et demie plus actifs que le platine, mais à un coût similaire."
Les prédictions théoriques du chercheur de Bayreuth doivent maintenant être confirmées par des expériences pratiques.
Plus d'informations : Wenbin Xu et al, Découverte d'électrocatalyseurs en alliages à haute entropie dans de vastes espaces de composition avec optimisation multiobjectif, Journal of the American Chemical Society (2024). DOI :10.1021/jacs.3c14486
Fourni par l'Université de Bayreuth
