Afin d'améliorer l'accessibilité des véhicules à hydrogène et de faire de l'hydrogène une source d'énergie viable, il est impératif de réduire le coût de production de l'hydrogène, réalisant ainsi une faisabilité économique. Pour atteindre cet objectif, il est crucial de maximiser l'efficacité de l'électrolyse-développement de l'hydrogène, le processus responsable de la production d'hydrogène à partir de l'eau.
Récemment, une équipe de chercheurs comprenant le professeur In Su Lee, le professeur de recherche Soumen Dutta et Byeong Su Gu du département de chimie de l'Université des sciences et technologies de Pohang (POSTECH) a obtenu une amélioration significative de l'efficacité de la production d'hydrogène, une source d'énergie verte. , grâce au développement d'un nanocatalyseur en platine. Ils ont accompli cet exploit en déposant deux métaux différents par étapes.
Les résultats de leurs recherches ont été publiés dans Angewandte Chemie .
Le dépôt sélectif de matériaux distincts sur des emplacements spécifiques de la surface d’un catalyseur, dont la taille est de l’ordre du nanomètre, pose des défis importants. Des dépôts involontaires peuvent bloquer les sites actifs du catalyseur ou interférer avec les fonctions de chacun. Cette situation difficile a empêché le dépôt simultané de nickel et de palladium sur un seul matériau. Le nickel est responsable de l'activation de la division de l'eau tandis que le palladium facilite la conversion des ions hydrogène en molécules d'hydrogène.
L’équipe de recherche a développé un nouveau nanoréacteur pour contrôler finement la localisation des métaux déposés sur un nanocristal plat 2D. De plus, ils ont conçu un processus de dépôt fin à l'échelle nanométrique, permettant de couvrir différentes facettes du nanocristal de platine 2D avec différents matériaux.
Cette nouvelle approche a conduit au développement d'un matériau catalyseur hybride trimétallique « platine-nickel-palladium » obtenu grâce à des dépôts consécutifs qui recouvrent sélectivement la surface plane et le bord du nanocristal de platine 2D avec des films nano-minces de palladium et de nickel respectivement. P>
Le catalyseur hybride présentait des interfaces distinctes nickel/platine et palladium/platine positionnées pour faciliter respectivement les processus de division de l’eau et de génération de molécules d’hydrogène. Par conséquent, la collaboration de ces deux processus différents a considérablement augmenté l'efficacité de l'évolution de l'hydrogène par électrolyse.
Les résultats de la recherche ont révélé que le nanocatalyseur hybride à trois métaux présentait une activité catalytique 7,9 fois supérieure à celle du catalyseur platine-carbone conventionnel. De plus, le nouveau catalyseur a démontré une stabilité significative, conservant son activité catalytique élevée même après un temps de réaction prolongé de 50 heures. Cela a résolu le problème des interférences fonctionnelles ou des collisions entre hétérointerfaces.
Le professeur In Su Lee, qui a dirigé la recherche, déclare :« Nous avons réussi à développer des hétérointerfaces harmonieuses formées sur un matériau hybride, surmontant ainsi les défis du processus. » Il a ajouté :"J'espère que les résultats de la recherche trouveront une application généralisée dans le développement de matériaux catalytiques optimisés pour les réactions de l'hydrogène."
Plus d'informations : Byeong Su Gu et al, Hétérointerfaces harmonieuses formées sur des nanodendrites 2D-Pt par dépôt de métaux par étapes respectif aux facettes pour une réaction améliorée d'évolution de l'hydrogène, Angewandte Chemie International Edition (2023). DOI :10.1002/anie.202307816
Fourni par l'Université des sciences et technologies de Pohang
