Une équipe de chercheurs affiliés à l’UNIST a réalisé des progrès révolutionnaires dans l’amélioration de l’efficacité des piles à flamable à hydrogène, qui suscitent une consideration considérable en tant que resources d’énergie écologiques de nouvelle génération.
Dirigée par le professeur Myoung Soo Lah du Département de chimie de l’UNIST, l’équipe a développé avec succès des matériaux électrolytiques solides utilisant des structures métallo-organiques (MOF). Cette approche innovante améliore considérablement la conductivité des ions hydrogène au sein de l’électrolyte solide utilisé dans les piles à flamable à hydrogène. En outre, l’équipe de recherche a introduit des molécules invitées à faible acidité, ce qui constitue une réalisation pionnière parmi les intermédiaires utilisés à cette fin. En mettant en œuvre une nouvelle méthodologie qui augmente le nombre de molécules invitées à l’intérieur des pores du MOF, ils ont obtenu une conductivité améliorée des ions hydrogène.
Les piles à combustible à hydrogène sont des dispositifs de creation d’énergie très efficaces et respectueux de l’environnement qui convertissent directement l’énergie chimique dérivée des réactions entre l’hydrogène et l’oxygène en énergie électrique. Actuellement, les piles à flamable à membrane échangeuse de protons utilisent principalement le Nafion comme matériau électrolytique en raison de sa stabilité thermique, mécanique et chimique ainsi que de sa conductivité élevée des ions hydrogène. Cependant, ces systèmes sont confrontés à des limites concernant leur plage de températures de fonctionnement et manquent de clarté sur leurs mécanismes d’amélioration des performances.
L’équipe de recherche a porté son awareness sur les MOF comme solutions potentielles. Les MOF sont des matériaux composés d’amas métalliques interconnectés par des ligands organiques pour former une structure poreuse. Dotés d’excellentes propriétés de stabilité chimique et thermique, les MOF ont récemment suscité un intérêt considérable pour leur utilisation dans les apps de piles à combustible. De as well as, une fois générés, les MOF possèdent des pores de différentes tailles qui peuvent être utilisés pour développer des matériaux à haute conductivité ionique hydrogène en introduisant des molécules invitées via ces canaux.
Dans cette étude menée par l’équipe de recherche de l’UNIST dirigée par les membres du groupe du professeur Myoung Soo Lah, l’acide sulfamique zwitterionique – une material ionique amphotère de faible acidité possédant à la fois des rates positives et négatives – a été introduit en tant que molécules invitées dans deux styles de MOF, à savoir MOF-808 et MIL-101. L’acide sulfamique, une molécule invitée dotée de capacités exceptionnelles de liaison hydrogène sous diverses formes, fonctionne efficacement comme un moyen de transfert d’ions hydrogène. En augmentant la quantité d’acide sulfamique dans les pores des MOF, l’équipe a réussi à développer des matériaux démontrant une conductivité élevée des ions hydrogène (atteignant des niveaux de 10-1 Scm-1 ou additionally). De plus, ces matériaux présentaient une durabilité remarquable vehicle ils maintenaient la conductivité des ions hydrogène sur une période prolongée.
Les résultats de la recherche sont extrêmement prometteurs pour faire progresser l’efficacité et les performances des piles à combustible à hydrogène grâce à l’utilisation de constructions métallo-organiques. Cette avancée majeure contribue à accélérer les progrès vers des methods énergétiques durables, conformément aux attempts mondiaux de décarbonation.
Les résultats de l’étude ont été publiés avant leur publication officielle dans la version en ligne d’Angewandte Chemie Intercontinental Version le 26 mars 2023. Ce travail a été sélectionné pour la couverture arrière de la revue et a ensuite été publié le 20 juin 2023.
