L'assemblage membrane-électrode est la partie centrale des piles à combustible à membrane échangeuse de protons (PEMFC). Cependant, la consommation élevée de platine et la faible durabilité des nanoparticules de platine supportées par du carbone (Pt/C) dans la cathode conventionnelle interdisent la commercialisation à grande échelle des véhicules à pile à combustible.

Récemment, un groupe dirigé par les professeurs Shao Zhigang et Hou Ming du Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) de l'Académie chinoise des sciences (CAS), en collaboration avec le professeur Wu Gang de la State University of New York à Buffalo, a conçu une électrode nanocreux biomimétique hautement durable pour les PEMFC. L'électrode est une couche de catalyseur de type nano-auge (NTCL) avec une faible charge de Pt et une durabilité améliorée.

Cette étude a été publiée dans Catalyse appliquée B :Environnement le 1er juillet.

Les chercheurs ont adopté une méthode facile assistée par modèle pour construire la couche de catalyseur nanocuvette par électrofilage et pulvérisation cathodique magnétron.

Ils ont observé l'eau in-situ formée sur l'électrode nanocuvette de Pt et l'électrode Pt/C conventionnelle par la microscopie électronique à balayage environnemental (ESEM), qui a vérifié un mécanisme hydrofuge similaire de l'électrode nanoauge de Pt avec des plantes graminées.

La couche de catalyseur nanocuvette Pt a permis une gestion efficace de l'eau en raison de l'architecture biomimétique et de la surface anisotrope.

"Nous avons atteint une densité de puissance maximale de 22,26 W mgPt ^-1 avec une charge en platine de 42 μg cm ^-2 dans la cathode, qui était 1,27 fois plus élevé que l'électrode Pt/C conventionnelle, " a déclaré le Pr HOU.

Par ailleurs, ils ont atteint une durabilité ultra-élevée dans les tests de résistance accélérés. "Cela peut être attribué à un mécanisme d'auto-guérison qui implique la dissolution et la redéposition de Pt, " a déclaré le professeur SHAO.