Une équipe de recherche en Corée a synthétisé des nanoparticules métalliques qui peuvent considérablement améliorer les performances des catalyseurs des piles à combustible à hydrogène en utilisant la technologie de fabrication des semi-conducteurs. L'Institut coréen des sciences et technologies (KIST) a annoncé que l'équipe de recherche dirigée par le Dr Sung Jong Yoo du Centre de recherche sur les piles à combustible à hydrogène a réussi à synthétiser des nanoparticules par une méthode physique plutôt que par les réactions chimiques existantes en utilisant la technologie de pulvérisation, qui est une technologie de dépôt de film métallique mince utilisée dans la fabrication de semi-conducteurs.

Les nanoparticules métalliques ont été étudiées dans divers domaines au cours des dernières décennies. Récemment, les nanoparticules métalliques ont attiré l'attention en tant que catalyseur essentiel pour les piles à combustible à hydrogène et les systèmes d'électrolyse de l'eau pour produire de l'hydrogène. Les nanoparticules métalliques sont principalement préparées par des réactions chimiques complexes. De plus, ils sont préparés à partir de substances organiques nocives pour l'environnement et l'homme. Par conséquent, des coûts supplémentaires sont inévitablement engagés pour leur traitement, et les conditions de synthèse sont difficiles. Par conséquent, une nouvelle méthode de synthèse de nanoparticules capable de surmonter les lacunes de la synthèse chimique existante est nécessaire pour établir le régime énergétique de l'hydrogène.

Le procédé de pulvérisation cathodique appliqué par l'équipe de recherche du KIST est une technologie qui recouvre un mince film métallique lors du processus de fabrication du semi-conducteur. Dans ce processus, le plasma est utilisé pour découper de gros métaux en nanoparticules, qui sont ensuite déposées sur un substrat pour former un film mince. L'équipe de recherche a préparé des nanoparticules à l'aide de "glucose", un substrat spécial qui a empêché la transformation des nanoparticules métalliques en un film mince en utilisant du plasma pendant le processus. La méthode de synthèse utilisait le principe du dépôt physique en phase vapeur utilisant un plasma plutôt que des réactions chimiques. Par conséquent, des nanoparticules métalliques pourraient être synthétisées à l'aide de cette méthode simple, surmontant les limites des méthodes de synthèse chimique existantes.

Le développement de nouveaux catalyseurs a été entravé car les méthodes de synthèse chimique existantes limitaient les types de métaux pouvant être utilisés comme nanoparticules. De plus, les conditions de synthèse doivent être modifiées en fonction du type de métal. Cependant, il est devenu possible de synthétiser des nanoparticules de métaux plus divers grâce à la méthode de synthèse développée. De plus, si cette technologie est appliquée simultanément à deux ou plusieurs métaux, des nanoparticules d'alliage de diverses compositions peuvent être synthétisées. Cela conduirait au développement de catalyseurs de nanoparticules hautes performances basés sur des alliages de compositions diverses.

L'équipe de recherche du KIST a synthétisé un catalyseur de nanoparticules d'alliage platine-cobalt-vanadium à l'aide de cette technologie et l'a appliqué à la réaction de réduction de l'oxygène dans les électrodes des piles à combustible à hydrogène. En conséquence, l'activité du catalyseur était sept et trois fois supérieure à celle des catalyseurs au platine et à l'alliage platine-cobalt qui sont utilisés dans le commerce comme catalyseurs pour les piles à combustible à hydrogène, respectivement. De plus, les chercheurs ont étudié l'effet du vanadium nouvellement ajouté sur d'autres métaux dans les nanoparticules. Ils ont découvert que le vanadium améliorait les performances du catalyseur en optimisant l'énergie de liaison platine-oxygène grâce à la simulation informatique.

Le Dr Sung Jong Yoo du KIST a commenté :« Grâce à cette recherche, nous avons développé une méthode de synthèse basée sur un nouveau concept, qui peut être appliquée à la recherche axée sur les nanoparticules métalliques en vue du développement de systèmes d'électrolyse de l'eau, de cellules solaires, de produits pétrochimiques. Il a ajouté :« Nous nous efforcerons d'établir une économie de l'hydrogène complète et de développer une technologie neutre en carbone en appliquant des nanoparticules d'alliage avec de nouvelles structures, ce qui a été difficile à mettre en œuvre, pour [développer] des technologies énergétiques respectueuses de l'environnement, notamment les piles à combustible à hydrogène. + Explorer plus loin

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