Donner un test d’acide à l’économie de l’hydrogène – Science

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 H2 comme carburant. Ces travaux pourraient conduire à la fabrication à l’échelle industrielle de l’hydrogène en tant que source d’énergie entièrement renouvelable pour les véhicules qui ne contribuent pas au changement climatique.

Le rêve des voitures à hydrogène a enthousiasmé de nombreuses personnes en tant que solution à l’énorme quantité de dioxyde de carbone que les véhicules à combustible fossile émettent quotidiennement dans l’atmosphère. Cependant, la production d’hydrogène gazeux a été ralentie par le manque de catalyseurs bon marché nécessaires pour diviser l’eau efficacement. Dans ce processus, les noyaux d’hydrogène, appelés protons, doivent se combiner pour former de l’hydrogène gazeux, H2. Le nickel et l’alliage à base de Ni sont considérés comme des alternatives bon marché prometteuses 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, une seule feuille d’atomes de carbone disposée dans un réseau en nid d’abeille, 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 empêcher efficacement la corrosion tout en permettant en partie aux protons de se combiner au niveau du catalyseur par des défauts dans la structure en nid d’abeille. De plus, ils ont constaté que l’efficacité catalytique diminuait linéairement à mesure que davantage de 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», explique le Dr Kailong Hu, auteur principal de l’étude. L’explication alternative, que les électrons remontent du métal pour 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.

«L’hydrogène est particulièrement écologique car il ne produit aucun gaz à effet de serre et a toujours une densité énergétique plus élevée que l’essence», explique le professeur Yoshikazu Ito. “Nous pourrons donc bientôt pouvoir appuyer sur l’accélérateur sans laisser d’empreinte carbone.”

Source de l’histoire:

Matériel fourni par l’Université de Tsukuba. Remarque: le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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