Développer des technologies pour réduire le coût de la production d'hydrogène vert

02 juin 2023 (Actualités Nanowerk) L'hydrogène vert, qui produit de l'hydrogène sans utilisation de combustibles fossiles ni émission de dioxyde de carbone, est devenu de plus en plus important ces dernières années dans le cadre des efforts visant à réaliser une économie décarbonée. Cependant, en raison du coût de production élevé des appareils d’électrolyse de l’eau qui produisent de l’hydrogène vert, la faisabilité économique de l’hydrogène vert n’est pas très élevée. Le développement d'une technologie qui réduit considérablement la quantité de métaux rares tels que l'iridium et le platine utilisés dans les dispositifs d'électrolyse de l'eau à membrane électrolytique polymère ouvre la voie à une réduction des coûts de production. Une équipe de recherche dirigée par le Dr Hyun S. Park et Sung Jong Yoo du Centre de recherche sur l'hydrogène et les piles à combustible de l'Institut coréen des sciences et technologies (KIST) a annoncé avoir développé une technologie capable de réduire considérablement la quantité de platine et l'iridium, métaux précieux utilisés dans la couche de protection des électrodes des appareils d'électrolyse de l'eau à membrane électrolytique polymère, et garantissent des performances et une durabilité comparables à celles des appareils existants (Catalyse appliquée B Environnement, "Électrolyseur d'eau haute performance avec utilisation minimale de métaux du groupe du platine : nanostructures noyau-coquille de nitrure de fer et d'oxyde d'iridium pour une réaction de dégagement d'oxygène stable et efficace"). Forme de catalyseur réalisée avec la nouvelle technologie (catalyseur d'iridium rouge/nitrure de fer vert). (Image : Institut coréen des sciences et technologies) En particulier, contrairement aux études précédentes qui visaient à réduire la quantité de catalyseur à l'iridium tout en conservant la structure qui utilise une grande quantité de platine et d'or comme couche de protection des électrodes, les chercheurs ont remplacé le métal précieux de la couche de protection des électrodes par du nitrure de fer peu coûteux ayant grande surface et recouvert uniformément d'une petite quantité de catalyseur à l'iridium, augmentant considérablement l'efficacité économique du dispositif d'électrolyse. Le dispositif d'électrolyse de l'eau à membrane électrolytique polymère est un dispositif qui produit de l'hydrogène et de l'oxygène de haute pureté en décomposant l'eau en utilisant de l'électricité fournie par des énergies renouvelables telles que l'énergie solaire, et il joue un rôle dans la fourniture d'hydrogène à diverses industries telles que la sidérurgie et la chimie. De plus, il est avantageux pour la conversion d'énergie de stocker l'énergie renouvelable sous forme d'énergie hydrogène. Il est donc très important d'augmenter l'efficacité économique de ce dispositif pour la réalisation de l'économie de l'hydrogène vert. Dans un appareil d'électrolyse typique, il y a deux électrodes qui produisent de l'hydrogène et de l'oxygène, et pour l'électrode génératrice d'oxygène, qui fonctionne dans un environnement hautement corrosif, de l'or ou du platine est appliqué sur la surface de l'électrode à raison de 1 mg/cm.2 comme couche protectrice pour assurer la durabilité et l'efficacité de la production, et 1-2 mg/cm2 de catalyseur à l'iridium est recouvert sur le dessus. Les métaux précieux utilisés dans ces appareils d’électrolyse ont des réserves et une production très faibles, ce qui constitue un facteur majeur entravant l’adoption généralisée des appareils de production d’hydrogène vert. Schéma du processus de fabrication des électrodes pour ce développement. (Image : Institut coréen des sciences et technologies) Pour améliorer l'économie de l'électrolyse de l'eau, l'équipe a remplacé les métaux rares, l'or et le platine, utilisés comme couche protectrice pour l'électrode à oxygène dans les dispositifs de production d'hydrogène à membrane électrolytique polymère par du nitrure de fer peu coûteux (Fe).2N). Pour ce faire, l’équipe a développé un procédé composite qui recouvre d’abord uniformément l’électrode d’oxyde de fer, qui a une faible conductivité électrique, puis convertit l’oxyde de fer en nitrure de fer pour augmenter sa conductivité. L'équipe a également développé un processus qui recouvre uniformément un catalyseur à l'iridium d'environ 25 nanomètres (nm) d'épaisseur sur la couche protectrice de nitrure de fer, réduisant ainsi la quantité de catalyseur à l'iridium à moins de 0.1 mg/cm.2, ce qui donne une électrode présentant une efficacité et une durabilité élevées en matière de production d'hydrogène. L'électrode développée remplace l'or ou le platine utilisé comme couche protectrice pour l'électrode génératrice d'oxygène par des nitrures de métaux non précieux tout en conservant des performances similaires à celles des unités d'électrolyse commerciales existantes, et réduit la quantité de catalyseur d'iridium à 10 % du niveau existant. De plus, l'unité d'électrolyse avec les nouveaux composants a été exploitée pendant plus de 100 heures pour vérifier sa stabilité initiale. "La réduction de la quantité de catalyseur à l'iridium et le développement de matériaux alternatifs pour la couche protectrice de platine sont essentiels pour l'utilisation économique et généralisée des dispositifs de production d'hydrogène vert à membrane électrolytique polymère, et l'utilisation de nitrure de fer peu coûteux au lieu du platine est d'une grande importance", a déclaré Dr Hyun S. Park du KIST. "Après avoir observé davantage les performances et la durabilité de l'électrode, nous l'appliquerons prochainement à des appareils commerciaux."

• Contenu propulsé par le référencement et distribution de relations publiques. Soyez amplifié aujourd'hui.
• PlatoAiStream. Intelligence des données Web3. Connaissance Amplifiée. Accéder ici.
• Frapper l'avenir avec Adryenn Ashley. Accéder ici.
• Achetez et vendez des actions de sociétés PRE-IPO avec PREIPO®. Accéder ici.
• La source: https://www.nanowerk.com/news2/green/newsid=63099.php