L’hydrogène vert (ou H2) produit à partir de ressources énergétiques renouvelables est le carburant d’un avenir décarboné. L’électrolyse ou la division de l’eau en oxygène et hydrogène à l’aide d’une cellule électrochimique est l’un des moyens les additionally populaires de produire du H2 vert. C’est une réaction uncomplicated, qui garantit des produits de haute qualité et ne génère aucune émission de carbone. Malgré ses avantages, la séparation électrochimique de l’eau n’a pas encore pris de l’importance à l’échelle commerciale. Cela est dû à la faible conductivité électrique des catalyseurs (oxy)hydroxydes actifs générés in situ au cours des processus électrochimiques. Ceci, à son tour, conduit à une activité catalytique restreinte, entravant les réactions de dégagement d’hydrogène et d’oxygène dans la cellule.
Le problème des mauvaises propriétés électriques de l’(oxy)hydroxyde constitue un défi de longue date pour parvenir à une séparation efficace de l’eau. Aujourd’hui, une équipe de chercheurs dirigée par le professeur agrégé Junhyeok Search engine optimization du département de chimie de l’Institut des sciences et technologies de Gwangju a trouvé une alternative à ce problème sous la forme de jonctions Schottky.
Dans une étude récente mise en ligne le 30 août 2023 et qui sera publiée dans le quantity 340 de la revue Applied Catalysis B : Environmental en janvier 2024, ils ont démontré une électrode avec une jonction Schottky formée à l’interface du nitrure de nickel-tungstène métallique (Ni- W5N4) et un catalyseur semi-conducteur nickel-fer (oxy)hydroxyde de kind n (NiFeOOH). Cette électrode a pu dépasser la limite de conductance de l’(oxy)hydroxyde et améliorer la capacité de division de l’eau de l’installation.
Notamment, deux matériaux, un métal et un semi-conducteur, aux comportements électroniques très différents, ont été mis en get hold of pour faire une différence d’énergie à l’interface, formant ainsi une jonction. « Notre recherche a utilisé cette barrière énergétique potentielle présente dans la jonction Schottky pour accélérer le flux d’électrons dans l’électrode, conduisant à une augmentation significative de l’activité de réaction de dégagement d’oxygène, accélérant ainsi la division globale de l’eau », explique le Dr Search engine optimization, soulignant le mécanisme central derrière leur nouvelle électrode conçue.
NiFeOOH a annulé la stratification non conductrice produite par les espèces (oxy)hydroxyde. En polarisation directe, il présentait une densité de courant de 11 mA/cm2 à une surtension de 181 mV. L’analyse électrochimique de l’électrode a révélé que l’activité catalytique améliorée pouvait effectivement être attribuée à la jonction Schottky.
Enfin, les chercheurs ont conçu un électrolyseur utilisant leur électrode à jonction Schottky pour l’électrolyse industrielle de l’eau de mer. Ils ont découvert que le nouveau dispositif pouvait fonctionner en continu pendant 10 jours, tout en présentant une activité catalytique et une durabilité exceptionnelles pendant l’électrolyse. Il a montré une densité de courant remarquable de 100 mA/cm2 à un surpotentiel de seulement 230 mV.
Dans l’ensemble, les chercheurs estiment que ces résultats peuvent contribuer à une stratégie resilient de generation d’hydrogène visant à terme à remplacer les méthodes conventionnelles qui reposent encore sur les combustibles fossiles. Comme le conclut le Dr Web optimization, « l’eau douce et l’eau de mer sont des sources de protons abondantes et renouvelables. Des systèmes efficaces de séparation de l’eau garantissent que nous pouvons établir une production strong d’hydrogène sans carbone, contribuant ainsi à gérer nos problèmes climatiques actuels. »
NiFeOOH pour la division de l’eau ouvrira de nouvelles voies pour les systèmes de stockage et de conversion d’énergie durables et hautes performances basés sur la jonction Schottky !
