Mélanie Thomas
La double problématique du changement climatique et de la pénurie d’énergies fossiles sont les nouveaux enjeux fondamentaux de la recherche énergétique. Les piles à combustible à électrolyte polymère (PEFC), qui produisent de l’hydrogène comme flamable propre, sont l’une des solutions les in addition prometteuses pour relever ces deux défis. Cependant, les PEFC sont coûteux à fabriquer et à exploiter, principalement en raison de la grande quantité de platine (Pt) dont ils ont besoin. De additionally, la quantité de Pt dans la croûte terrestre est limitée, ce qui signifie que pour rendre les PEFC vraiment durables, il est impératif de réduire la quantité de Pt qu’ils utilisent. Actuellement, les PEFC utilisent des cathodes (l’électrode positive) fabriquées avec des nanoparticules de Pt (NP) qui sont supportées sur du noir de carbone (Pt NP/CB). Cependant, des recherches récentes ont indiqué que les nanoclusters de Pt (Pt NC) ont une activité de réaction de réduction de l’oxygène (ORR) moreover élevée que les NP de Pt, c’est-à-dire qu’ils ont des performances furthermore élevées. Jusqu’à présent, la raison de l’activité ORR élevée des NC Pt n’était pas claire.
Nous avons récemment montré que ces NC Pt, contrairement à d’autres, sont stables dans l’air. Nous avons ensuite effectué des calculs de théorie fonctionnelle de la densité (DFT) pour révéler la raison de son activité remarquable », explique le professeur Negishi. L’équipe de recherche comprenait également le professeur associé junior Tokuhisa Kawawaki de l’Université des sciences de Tokyo, le professeur associé Kenji Iida de l’Université d’Hokkaido, le professeur Toshihiko Yokoyama de l’Institute for Molecular Science, Japon, et le professeur Gregory F. Metha de l’Université d’Adélaïde, Australie.L’étude a été publiée dans la revue Nanoscale le 24 mars 2023.
Suivi d’une réaction de calcination. Ils ont ensuite comparé ses performances à celles des NP/CB Pt classiques en utilisant une method appelée voltamétrie à balayage linéaire. Ils ont découvert que les nouveaux Pt NC avaient des performances supérieures à celles des Pt NP/CB. Notamment, à, 9 volt, les Pt NC avaient une activité 2,1 fois as well as élevée que les Pt NPs/CB. Ils ont également découvert que l’augmentation de la cost de Pt dans l’électrode entraînait une augmentation de son activité de masse et que les PT NC avaient une durabilité plus élevée que les PT NP/CB commerciaux.
Ensuite, pour élucider les origines de sa forte activité, ils ont effectué des calculs DFT. “Nos calculs suggèrent que l’activité ORR élevée des nouveaux NC Pt est because of aux atomes de Pt de floor, qui ont une structure électronique adaptée à la progression de l’ORR”, révèle le professeur Negishi.
Ces résultats peuvent servir de ligne directrice pour la conception de futurs catalyseurs Pt à haute activité et hautes performances à utiliser dans les PEFC, ce qui nous fera faire un pas de furthermore vers l’atténuation du changement climatique et de la crise des combustibles fossiles.
