Une équipe australo-japonaise-américaine développe un catalyseur à 15 atomes d'iridium, améliorant de 1,5 fois l'activité massique pour la production d'hydrogène vert

fr.wedoany.com Rapport : Des chercheurs de l'Université d'Adélaïde (University of Adelaide), en collaboration avec l'Université Tohoku (Tohoku University), l'Université des Sciences de Tokyo (Tokyo University of Science) et l'Université Vanderbilt (Vanderbilt University) aux États-Unis, ont réussi à développer un catalyseur microscopique composé de seulement 15 atomes d'iridium. Son activité massique est 1,5 fois supérieure à celle des catalyseurs à l'iridium disponibles dans le commerce, et il présente une excellente durabilité, ce qui pourrait améliorer la production d'hydrogène vert.

L'hydrogène vert est produit en décomposant l'eau en hydrogène et en oxygène à l'aide d'électricité renouvelable. La réaction de dégagement d'oxygène (OER) dans ce processus se déroule dans un environnement hautement acide et corrosif, et l'iridium est l'un des rares matériaux catalytiques capables de résister à ces conditions. Cependant, son coût élevé et ses ressources limitées poussent les chercheurs à tenter de maximiser son activité réactionnelle tout en réduisant la quantité de métal rare utilisée.

La fabrication d'amas métalliques nanométriques de précision atomique est l'une des voies pour réduire la quantité d'iridium. Réduire les particules métalliques à des amas de 1 nanomètre (nm) peut augmenter la surface spécifique et les sites actifs, mais l'iridium s'oxyde facilement lorsqu'il est exposé à l'air, devenant ainsi instable. Pour résoudre ce problème, l'équipe de recherche a conçu une méthode de réduction par polyol utilisant de l'éthylène glycol, combinée à un processus d'échange de ligands pour protéger les atomes d'iridium.

Les chercheurs ont encapsulé le noyau d'atomes d'iridium avec des molécules de monoxyde de carbone et de triphénylphosphine, obtenant ainsi un amas nanométrique d'iridium composé de 15 atomes. Même synthétisés en plein air, ces amas restent très stables et résistants à l'oxydation. Ensuite, les chercheurs ont fixé ces amas nanométriques sur un support de noir de carbone pour fabriquer un catalyseur solide d'une taille moyenne de particules de 0,9 nanomètre.

Les résultats des tests montrent que l'activité massique de ce nouveau matériau est environ 1,5 fois supérieure à celle des catalyseurs commerciaux traditionnels à l'iridium, et qu'il peut fonctionner en continu pendant plus de 20 heures sans baisse significative de performance. Des analyses supplémentaires révèlent que la miniaturisation extrême des particules d'iridium modifie leurs propriétés électroniques, rendant les réactions chimiques plus efficaces.

Yuichi Negishi, représentant de l'Université Tohoku (Tohoku University), a déclaré que cette découverte pourrait améliorer la production d'hydrogène vert et offrir une nouvelle direction pour le développement d'amas nanométriques métalliques performants et rentables, afin de relever les défis urgents de l'énergie et de l'environnement à l'échelle mondiale. Les résultats de cette recherche ont été publiés dans le Journal of the American Chemical Society.