L’avènement d’une utilisation massive des énergies renouvelables intermittentes est désormais plus proche grâce à de nouvelles recherches menées par des experts de l’Université d’Adélaïde, qui améliorent l’efficacité des catalyseurs à base d’iridium.
« Actuellement, il est difficile pour les catalyseurs commerciaux à base d’oxyde d’iridium d’atteindre une haute activité et stabilité simultanément dans l’électrolyse de l’eau par membrane échangeuse de protons (PEMWE), » déclare le Professeur Associé Yao Zheng, titulaire de la bourse ARC Future de l’École d’ingénierie chimique de l’Université d’Adélaïde.
Une optimisation catalytique
Ce dernier explique que l’efficacité d’un catalyseur à base d’oxyde d’iridium peut être augmentée de 5 à 12% grâce à un mécanisme assisté par de l’eau en réseau – une manière d’organiser les molécules d’eau selon un schéma spécifique. Cela se traduit par une production d’énergie plus importante tout en consommant moins d’énergie.
« L’électrolyse de l’eau par PEMWE est une méthode prometteuse pour générer de l’hydrogène vert. Cependant, seuls les électrocatalyseurs à base d’iridium peuvent être utilisés car cet élément peut résister aux conditions acides rigoureuses qui se produisent lors de la réaction. »
L’hydrogène vert, un combustible d’avenir
L’usage d’électricité renouvelable est l’une des solutions les plus attractives pour produire de l’hydrogène vert, en particulier grâce à la technique PEMWE, qui peut fonctionner avec une réponse rapide et une haute densité de courant. L’hydrogène a été décrit comme le carburant à faible émission du futur.
L’iridium est l’un des éléments les plus rares sur Terre. Il est retrouvé à l’état naturel dans les sédiments déposés par les rivières. Il est récupéré commercialement comme sous-produit de l’affinage du nickel. Une très fine couche d’iridium existe dans la croûte terrestre. L’Afrique du Sud est le plus grand producteur d’iridium.
« Étant donné que la production mondiale d’iridium est très limitée, il est très important de réduire la quantité utilisée dans ces types de catalyseurs« , souligne le Professeur Associé Zheng.
« Grâce au mécanisme d’échange d’oxygène assisté par l’eau en réseau qui montre la possibilité d’une efficacité et d’une stabilité supérieures dans un électrolyseur d’eau à membrane échangeuse de protons, la quantité d’iridium peut être réduite et le coût de production de l’hydrogène vert peut être efficacement diminué. Nos découvertes non seulement confirment la viabilité d’un catalyseur anodique à base d’iridium à faible charge pour PEMWE, mais offrent également de nouvelles idées pour modifier le mécanisme d’échange d’oxygène pour la conception de catalyseurs à haute performance pour la réaction d’évolution de l’oxygène (OER). Avec un hydrogène vert moins cher, une société carboneutre pourrait être construite le plus tôt possible, et les problèmes climatiques connexes pourraient être efficacement réduits.«
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L’équipe a effectué son travail à un niveau fondamental. Des recherches supplémentaires doivent être menées pour déterminer comment augmenter la nouvelle synthèse. Leurs découvertes sont publiées dans la revue Science Advances.
En synthèse
Le travail réalisé par ces chercheurs australiens suggère une révolution dans l’utilisation des énergies renouvelables intermittentes. En optimisant l’efficacité des catalyseurs à base d’iridium, ils ont potentiellement ouvert la voie à une production plus économique d’hydrogène vert. L’iridium est toutefois un élément rare et coûteux.
Bien que cette étude propose une solution pour réduire l’utilisation de l’iridium, la question de la viabilité à grande échelle de cette méthode reste en suspens. Le défi est maintenant de parvenir à appliquer ces résultats à une production à plus grande échelle tout en continuant à minimiser l’utilisation de ce métal précieux.
Pour une meilleure compréhension
Qu’est-ce que le PEMWE ?
Qu’est-ce que l’iridium et pourquoi est-il utilisé dans les catalyseurs ?
Pourquoi l’hydrogène vert est-il important pour l’avenir ?
