Les catalyseurs constitués de nanotubes de carbone trempés dans une solution de polymère équivalent à la production d'énergie et surpassent par ailleurs les catalyseurs au platine dans les piles à combustible, une équipe d'ingénieurs de la Case Western Reserve University a trouvé.

Les chercheurs sont certains qu'ils seront en mesure d'augmenter la puissance de sortie et de maintenir les autres avantages en faisant correspondre la meilleure disposition de nanotubes et le meilleur type de polymère.

Mais ils ont déjà prouvé que cette technique simple peut faire tomber l'un des principaux obstacles à l'utilisation des piles à combustible :le coût.

Platine, qui représente au moins un quart du coût des piles à combustible, se vend actuellement environ 65 $, 000 par kilogramme. Ces chercheurs disent que leurs nanotubes de charbon actif coûtent environ 100 $ le kilogramme.

Leurs travaux sont publiés dans l'édition en ligne de Journal de l'American Chemical Society sur http://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/ja1112904.

"C'est une avancée, " dit Liming Dai, professeur de génie chimique et chef d'équipe de recherche.

Dai et ses associés de recherche Shuangyin Wang et Dingshan Yu ont découvert qu'en trempant simplement des nanotubes de carbone dans une solution aqueuse de chlorure de polydiallyldiméthylammonium pendant quelques heures, le polymère recouvre la surface du nanotube et tire un électron partiellement du carbone, créant une charge positive nette.

Ils ont placé les nanotubes sur la cathode d'une pile à combustible alcaline. Là, le matériau chargé agit comme un catalyseur pour la réaction de réduction de l'oxygène qui produit de l'électricité tout en combinant électrochimiquement l'hydrogène et l'oxygène.

En test, la pile à combustible produisait autant d'énergie qu'une pile identique utilisant un catalyseur au platine.

Mais les nanotubes activés durent plus longtemps et sont plus stables, les chercheurs ont dit. Contrairement au platine, le catalyseur à base de carbone :ne perd pas d'activité catalytique et, donc, Efficacité, heures supplémentaires; n'est pas encrassé par l'empoisonnement du monoxyde de carbone ; et est exempt de l'effet de croisement avec le méthanol. Méthanol, un carburant liquide plus facile à stocker et à transporter que l'hydrogène, réduit l'activité d'un catalyseur au platine lorsque le combustible passe de l'anode à la cathode dans une pile à combustible.

Le nouveau processus s'appuie sur les travaux antérieurs du laboratoire Dai utilisant des nanotubes de carbone dopés à l'azote comme catalyseur. Dans ce processus, azote, qui était chimiquement lié au carbone, électron tiré partiellement du carbone pour créer une charge. Les tests ont montré que les tubes dopés ont triplé la production d'énergie du platine.

Dai a déclaré que le nouveau processus est beaucoup plus simple et moins cher que l'utilisation de nanotubes de carbone dopés à l'azote et il est convaincu que son laboratoire augmentera également la production d'énergie. "Nous n'avons pas encore optimisé le système."