Dans une étude à publier dans La nature le 31 janvier des chercheurs de l'Université des sciences et technologies de Chine (USTC) font état d'avancées dans le développement de piles à combustible à hydrogène qui pourraient accroître leur application dans les véhicules, surtout dans les températures extrêmes comme les hivers froids.

L'hydrogène est considéré comme l'une des sources d'énergie propre les plus prometteuses du futur. Les piles à combustible à hydrogène ont une efficacité de conversion énergétique élevée et zéro émission. Mais le développement des piles à combustible à hydrogène est confronté à de nombreux défis, y compris le problème des dommages causés par le monoxyde de carbone (CO) aux électrodes des piles à combustible.

Actuellement, l'hydrogène est principalement dérivé de procédés tels que le reformage à la vapeur d'hydrocarbures, comme le méthanol et le gaz naturel, et réaction de changement de gaz d'eau. L'hydrogène résultant contient généralement 0,5 à 2 % de traces de CO. En tant que « cœur » des véhicules à pile à combustible à hydrogène, les électrodes des piles à combustible sont facilement contaminées par l'impureté du gaz CO, entraînant une réduction des performances de la batterie et une durée de vie raccourcie, ce qui entrave gravement l'application des piles à combustible dans les véhicules.

Des recherches antérieures ont identifié une méthode appelée oxydation préférentielle (PROX) comme un moyen prometteur d'éliminer des traces de CO de l'hydrogène en utilisant des catalyseurs. Cependant, les catalyseurs PROX existants ne peuvent fonctionner qu'à des températures élevées (au-dessus de la température ambiante) et dans une plage de température étroite, entraver les applications pratiques telles que les véhicules à pile à combustible, qui doit être fiable même pendant les mois d'hiver.

Maintenant, une équipe USTC dirigée par Junling Lu, professeur au Hefei National Laboratory for Physical Sciences at the Microscale, a conçu une nouvelle structure d'hydroxyde de fer dispersé atomiquement sur des nanoparticules de platine pour purifier l'hydrogène combustible sur une large plage de températures de 198 à 380 degrés Kelvin. Ils ont également découvert que le matériau protégeait les piles à combustible contre l'empoisonnement au CO pendant les démarrages à froid fréquents et les opérations continues à des températures extrêmement froides.

"Ces découvertes pourraient accélérer considérablement l'arrivée de l'ère des véhicules à pile à combustible à hydrogène, " a déclaré le professeur Lu. "Notre objectif ultime est de développer un catalyseur rentable avec une activité et une sélectivité élevées qui offre une protection continue à bord des piles à combustible et qui permet une élimination complète et 100 pour cent sélective du CO dans une pile à combustible qui peut être utilisée à des fins plus larges."

Un arbitre de l'article a commenté :« En comparant avec d'autres systèmes catalytiques rapportés dans la littérature, ce catalyseur à atome unique inversé apparaît le meilleur en terme d'activité, sélectivité, et la stabilité dans les flux contenant du CO2.