Une équipe de chercheurs dirigée par l'Institut de physique appliquée de l'Université de Tsukuba a démontré une méthode de production de catalyseurs résistants aux acides en les recouvrant de couches de graphène. Ils montrent que l'utilisation de quelques couches permet une plus grande pénétration des protons lors d'une réaction de dégagement d'hydrogène, ce qui est crucial pour maximiser l'efficacité lors de la production de H 2 comme carburant. Ces travaux pourraient conduire à la fabrication à l'échelle industrielle d'hydrogène en tant que source d'énergie entièrement renouvelable pour les véhicules qui ne contribuent pas au changement climatique.

Le rêve de voitures à hydrogène a enthousiasmé de nombreuses personnes en tant que solution à l'énorme quantité de dioxyde de carbone que les véhicules utilisant des combustibles fossiles émettent quotidiennement dans l'atmosphère. Cependant, la production d'hydrogène gazeux a été ralentie par le manque de catalyseurs bon marché nécessaires pour séparer efficacement l'eau. Dans ce processus, noyaux d'hydrogène, appelés protons, besoin de se combiner pour former de l'hydrogène gazeux, H 2 . Le nickel et les alliages à base de Ni sont considérés comme des alternatives prometteuses et bon marché au platine, mais ces métaux se corrodent facilement lorsqu'ils sont exposés aux conditions acides de la réaction. Une solution consiste à utiliser du graphène, un feuillet unique d'atomes de carbone disposés en réseau en nid d'abeilles, pour protéger le catalyseur. Cependant, le mécanisme par lequel la réaction a lieu est resté mal compris.

Maintenant, une collaboration de recherche internationale dirigée par l'Université de Tsukuba a montré que l'utilisation de trois à cinq couches de graphène peut prévenir efficacement la corrosion tout en permettant en partie aux protons de se combiner au niveau du catalyseur par le biais de défauts dans la structure en nid d'abeille. En outre, ils ont constaté que l'efficacité catalytique diminuait linéairement à mesure que de nouvelles couches de graphène étaient ajoutées.

"Ce résultat nous a permis de conclure que les protons doivent pénétrer à travers les couches de graphène pour réagir à la surface du métal, " dit le Dr Kailong Hu, auteur principal de l'étude. L'explication alternative, que les électrons remontent du métal afin que les protons puissent réagir à la surface externe du graphène, n'était pas un processus de réaction majeur soutenu par les expériences. Les travaux futurs se concentreront sur l'optimisation du nombre de couches de graphène pour équilibrer la résistance à la corrosion avec l'activité catalytique.

« Le carburant hydrogène est particulièrement respectueux de l'environnement car il ne produit aucun gaz à effet de serre, et a toujours une densité d'énergie plus grande que l'essence, " explique le professeur Yoshikazu Ito. " Ainsi, nous pourrons peut-être bientôt appuyer sur l'accélérateur sans laisser d'empreinte carbone. "