L'Université d'Adélaïde et ses partenaires développent un catalyseur à 15 atomes d'iridium, 1,5 fois plus actif que les catalyseurs commerciaux

fr.wedoany.com Rapport : L'Université d'Adélaïde (University of Adelaide), en collaboration avec l'Université du Tohoku (Tohoku University), l'Université des Sciences de Tokyo (Tokyo University of Science) et l'Université Vanderbilt (Vanderbilt University) aux États-Unis, a développé un minuscule catalyseur composé de seulement 15 atomes d'iridium. Son activité massique est 1,5 fois supérieure à celle des catalyseurs à l'iridium commerciaux et il présente une excellente durabilité.

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. L'iridium est l'un des rares catalyseurs capables de résister à cet environnement, mais son coût et sa disponibilité sont limités. L'objectif de la recherche est de réduire la quantité d'iridium utilisée tout en maximisant l'activité réactionnelle. La fabrication de nanoclusters métalliques de précision atomique est l'un des moyens de réduire la quantité d'iridium, mais la réduction des particules métalliques à 1 nanomètre augmente la surface spécifique et les sites actifs, tandis que l'iridium s'oxyde facilement et devient instable lorsqu'il est exposé à l'air.

Pour surmonter cette instabilité, l'équipe de recherche a conçu une méthode de réduction par polyol utilisant de l'éthylène glycol et un processus d'échange de ligands. En enveloppant le noyau d'atomes d'iridium avec des molécules de monoxyde de carbone et de triphénylphosphine, ils ont obtenu un nanocluster d'iridium composé de 15 atomes. Ce cluster reste hautement stable et résistant à l'oxydation, même lorsqu'il est synthétisé à l'air libre. Ensuite, les chercheurs ont fixé les nanoclusters sur un support de noir de carbone pour préparer un catalyseur solide avec une taille de particule moyenne de 0,9 nanomètre. Les tests montrent que l'activité massique de ce matériau est environ 1,5 fois supérieure à celle des catalyseurs à l'iridium commerciaux traditionnels et qu'il peut fonctionner en continu pendant plus de 20 heures sans baisse significative des performances. Des analyses plus poussées 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 du Tohoku (Tohoku University), a déclaré que ces découvertes contribueront à fabriquer des nanoclusters métalliques performants et rentables pour relever les défis énergétiques et environnementaux mondiaux. Les résultats de cette recherche ont été publiés dans le Journal of the American Chemical Society.