Le monde se dirige vers un avenir alimenté par des sources d'énergie propres et durables. L'hydrogène vert, produit par électrolyse de l'eau, promet d'être un carburant écologique de nouvelle génération. Une percée réalisée par des chercheurs du Korea Research Institute of Standards and Science (KRISS) offre un pas significatif dans cette direction, avec le développement d'un catalyseur performant et abordable qui améliore considérablement l'efficacité de la production d'hydrogène vert.
Le KRISS a développé un nouveau catalyseur à base de métaux non précieux pour une utilisation dans l'électrolyse de l'eau à membrane échangeuse d'anions (AEM), une technologie prometteuse pour la production d'hydrogène à grande échelle. La percée du KRISS répond au défi de l'utilisation de métaux précieux coûteux et moins durables comme le platine et l'iridium dans les systèmes AEM, ce qui entrave la viabilité commerciale de l'hydrogène vert.
Au cœur de l'innovation du KRISS se trouve la composition et la structure spécifiques de leur catalyseur. Ils ont combiné le dioxyde de molybdène (MoO2), connu pour sa haute conductivité électrique, avec du nickel et une petite quantité de ruthénium (Ru). Pour résoudre le problème de la dégradation du MoO2 dans les environnements alcalins, ils ont stratégiquement incorporé des nanoparticules de ruthénium, plus petites que 3 nanomètres, formant une couche protectrice qui empêche la dégradation du MoO2.
Le nouveau catalyseur présente des améliorations remarquables par rapport aux matériaux commerciaux existants. Les tests ont montré une augmentation de quatre fois de la durabilité et une augmentation de plus de six fois de l'activité. Ces résultats représentent un pas en avant significatif dans l'amélioration de l'efficacité de la production d'hydrogène vert.
De plus, le catalyseur KRISS a démontré une excellente compatibilité avec les sources d'énergie renouvelables. Couplé à une cellule solaire tandem pérovskite-silicium, il a atteint un rendement impressionnant de conversion de l'énergie solaire en hydrogène de 22,8 %. Cette compatibilité est cruciale pour une production d'hydrogène vert véritablement durable, car elle permet l'intégration directe des sources d'énergie renouvelables dans le processus.
Un autre avantage significatif du nouveau catalyseur est sa capacité à fonctionner efficacement dans l'eau salée. Cela ouvre la possibilité d'utiliser l'eau de mer pour la production d'hydrogène vert, éliminant le besoin de processus de dessalement coûteux. "Actuellement, la production d'hydrogène vert nécessite de l'eau purifiée, mais l'utilisation d'eau de mer réelle pourrait réduire considérablement les coûts associés au dessalement", explique le Dr Sun Hwa Park, chercheur principal au groupe de métrologie des matériaux émergents du KRISS.
Cette recherche révolutionnaire a été un effort collaboratif impliquant le groupe de métrologie des matériaux émergents du KRISS, l'équipe du professeur Ho Won Jang de l'Université nationale de Séoul et l'équipe du Dr Sung Mook Choi de l'Institut coréen des sciences des matériaux. Les résultats ont été publiés dans la prestigieuse revue Applied Catalysis B: Environmental and Energy, soulignant l'importance de cette avancée dans le domaine de l'ingénierie chimique.
Le développement de ce catalyseur performant et économique par les chercheurs du KRISS marque une étape importante dans la quête d'une économie de l'hydrogène vert. En relevant les défis de la durabilité et du coût des catalyseurs, cette innovation rapproche considérablement la commercialisation de l'hydrogène vert. Le potentiel de l'électrolyse de l'eau de mer renforce encore l'attrait de cette technologie, promettant un avenir où le carburant hydrogène propre et durable joue un rôle central dans la satisfaction des besoins énergétiques mondiaux.