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L’équipe WUSL développe un catalyseur à double fonction pour les piles à combustible renouvelables standardisées

Une équipe de l’Université Washington à St. Louis (WUSL) a Avancée Un catalyseur d’électrode à oxygène à double fonction dans une pile à combustible renouvelable normalisée (URFC). Un article sur leur travail a été publié dans Actes de l’Académie nationale des sciences (PNAS).

Les piles à combustible renouvelables standardisées (URFC) combinent les fonctions d’un électrolyseur et d’une pile à combustible en une seule pile/pile, permettant de réduire le poids, la taille et le coût du capital. Les URFC offrent théoriquement un certain nombre d’avantages pour les applications terrestres, aérospatiales et militaires, notamment un faible impact environnemental et une densité énergétique élevée.

Cependant, pour être vraiment efficace, l’URFC a besoin de déclencheurs bifonctionnels. Cela signifie que, dans le mode électrolyseur, les catalyseurs devraient faciliter la décomposition de l’eau en hydrogène et en oxygène, et dans le mode pile à combustible, ils devraient faciliter sa recombinaison dans l’eau.

Contrairement à l’électrode à hydrogène, où le platine est un catalyseur bifonctionnel efficace, il est très difficile de sélectionner un catalyseur approprié pour l’électrode à oxygène en raison de la lenteur de la cinétique de réduction de l’oxygène et du dégagement d’oxygène.

—Pralay Gein, premier auteur

L’équipe a finalement identifié et développé le Pt-Pyrochlore (Pt-Pb.).2Ro2une7-Q), un composé de platine et de plomb perchloroéthane, qui a donné des fonctions binaires élevées.

L’indice de fonction binaire (IB) est une mesure de la capacité d’un catalyseur à faciliter à la fois les sens avant et arrière de la réaction. Kritika Sharma, étudiante au doctorat en ingénierie, a déclaré que l’indice devrait être faible. Zéro, idéalement. Ce nouveau catalyseur a un indice fonctionnel binaire de 0,56 V – très faible par rapport aux autres catalyseurs rapportés.

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Lorsqu’il est utilisé dans un URFC développé en laboratoire, le catalyseur a permis une efficacité énergétique aller-retour (RTE) de 75% – l’efficacité aller-retour la plus élevée signalée dans ce type d’URFC.

Avec une efficacité aussi élevée, les URFC seraient bien adaptés pour des applications telles que les sous-marins, les drones, les engins spatiaux et les stations spatiales, ainsi que pour le stockage d’énergie hors réseau.

Ressources

  • Pralay Jain, Solai Saha, Shinkuan Liu, Kritika Sharma, Vijay K. Ramani (2021) “Une pile à combustible renouvelable standardisée à haute performance d’AEM utilisant le Pt-pyrochlore comme électrocatalyseur d’oxygène bifonctionnel” Actes de l’Académie nationale des sciences 118 (40) e2107205118; dui : 10.1073/pnas.2107205118