Activité :Le catalyseur doit présenter une activité élevée pour les réactions électrochimiques souhaitées, telles que l'oxydation de l'hydrogène (dans les piles à combustible) ou la réduction/le dégagement d'oxygène (dans les batteries métal-air). Ceci peut être évalué par des mesures électrochimiques, telles que la voltammétrie cyclique, les tests d'électrodes à disque rotatif ou les évaluations des performances des piles à combustible.
Sélectivité :Le catalyseur doit favoriser sélectivement les réactions électrochimiques souhaitées tout en minimisant les réactions secondaires. Par exemple, dans les piles à combustible, cela devrait minimiser la formation de monoxyde de carbone (CO) lors de l’oxydation de l’hydrogène, qui peut empoisonner le catalyseur.
Stabilité :Le catalyseur doit conserver son activité et sa structure sur des périodes prolongées dans les conditions de fonctionnement de la pile à combustible ou de la batterie métal-air. Cela inclut la tolérance aux cycles potentiels, aux variations de température et à l'exposition à des espèces réactives (par exemple, l'oxygène, le peroxyde d'hydrogène).
Coût et abondance :Les matériaux catalyseurs doivent être rentables et facilement disponibles. Les matériaux rares ou coûteux peuvent ne pas être pratiques pour des applications à grande échelle.
Durabilité :Le catalyseur doit résister à la dégradation et maintenir ses performances pendant un fonctionnement à long terme. Des facteurs tels que la corrosion, la dégradation mécanique et l’empoisonnement du catalyseur doivent être pris en compte.
Résistance au poison :Le catalyseur doit être résistant à la désactivation par les impuretés ou les contaminants présents dans le carburant ou l'air. Par exemple, dans les piles à combustible, les impuretés soufrées peuvent empoisonner certains catalyseurs.
Compatibilité électrolytique :Le catalyseur doit être compatible avec l'électrolyte utilisé dans la pile à combustible ou la batterie métal-air. Certains électrolytes peuvent affecter la stabilité ou l'activité de certains catalyseurs.
Synthèse et fabrication :Le catalyseur doit être facilement synthétisé ou fabriqué à l’aide de méthodes évolutives. Des processus de synthèse complexes ou longs peuvent entraver les applications pratiques.
Considérations de conception :La structure, la composition et la morphologie du catalyseur peuvent influencer considérablement ses performances. L'adaptation de ces propriétés grâce à des techniques avancées de synthèse de matériaux peut optimiser l'activité catalytique et la stabilité.
Modélisation informatique :Les approches informatiques, telles que les calculs de la théorie fonctionnelle de la densité (DFT), peuvent fournir des informations sur les mécanismes catalytiques et aider à identifier des matériaux prometteurs pour une évaluation expérimentale plus approfondie.
En prenant en compte ces facteurs et en utilisant une combinaison de techniques expérimentales et informatiques, les chercheurs peuvent sélectionner et développer des catalyseurs qui répondent aux exigences spécifiques des piles à combustible et des batteries métal-air.
