(PhysOrg.com) -- Un nouveau support de carbone qui augmente considérablement la durabilité des piles à combustible à membrane échangeuse de protons a été développé par des scientifiques du Pacific Northwest National Laboratory et de l'Université de Princeton. Ce nouveau matériau améliore considérablement la stabilité du catalyseur de pile à combustible et réduira potentiellement le coût de ces piles à combustible. Cette recherche révolutionnaire a atteint le numéro un sur la liste des Communications électrochimiques articles cet automne.

Actuellement, Les piles à combustible à membrane échangeuse de protons ne sont pas largement utilisées en raison de leur coût de fabrication élevé et de leur endurance relativement faible. Pour être commercialement viable, le coût doit être considérablement réduit. Ces nouveaux supports en carbone pourraient faire exactement cela.

À l'intérieur de la pile à combustible d'aujourd'hui, le platine catalyse la réaction. Les conditions à l'intérieur de la pile à combustible sont assez dures :haute pression, haute température. Dans ces conditions, une partie des particules de platine s'envolent du support, les rendant indisponibles pour accélérer les réactions. Certaines particules s'agglutinent. Quand cela arrive, les particules présentent moins de surface. Et, c'est à la surface que se produit la réaction. Donc, moins de superficie, moins de catalyse. L'équipe a étudié un nouveau type de support.

Pour cette étude, ils ont tranché du graphite, semblable au carbone dans un crayon, en couches atomiques uniques pour former des feuilles froissées denses appelées feuilles de graphène fonctionnalisées.

Puis, ils ont traité ces feuilles avec le catalyseur au platine. A l'aide d'un microscope électronique à transmission, ils ont vu la différence dans la façon dont les particules de catalyseur étaient attachées aux feuilles de graphène et à un support commercial. Les images ont clairement montré une distribution uniforme de nanoparticules de platine beaucoup plus petites sur le graphène. A l'aide d'un spectromètre de photoélectrons à rayons X, ils ont prouvé que le graphène a plus de groupes fonctionnels disponibles pour lier le catalyseur au platine par rapport au support commercial. Ces deux instruments sont à l'EMSL du DOE, un espace utilisateur scientifique situé au PNNL.

Leur conclusion était que les feuilles de graphène avaient une interaction métal-support plus forte et produisaient des particules de catalyseur plus petites qui étaient plus résistantes à la dégradation. Les feuilles de graphène fonctionnalisées pourraient potentiellement conduire à un efficace, et pile à combustible à moindre coût.

Cette étude jette les bases de futurs travaux avec ce matériau carboné prometteur. Les recherches futures se concentreront sur l'augmentation de l'efficacité de la fabrication des matériaux et la durabilité des feuilles de graphène.