Traduction du jour :’’ Possible step toward cheaper
hydrogen-based energy: Predicting performance of catalysts in fuel cells’’by
Wayne Lewis, University of California, Los Angeles
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Une étape
possible vers une énergie à base d'hydrogène moins chère : Prédire les
performances des catalyseurs dans les piles à combustible
par Wayne
Lewis, Université de Californie, Los Angeles
Le groupe de
recherche collabore actuellement avec Toyota Motor Corp. pour développer des
catalyseurs de pile à combustible avec des applications possibles dans le monde
réel. (Photo : véhicule concept Toyota à pile à combustible à hydrogène, 2019.)
. Crédit : Unsplash/Darren Halstead
L'équipe a
développé une méthode pour prédire la puissance et la stabilité des alliages de
platine, deux indicateurs clés de leur performance en tant que catalyseurs dans
les piles à combustible à hydrogène. Ensuite, en utilisant cette technique, ils
ont conçu et produit un alliage qui a donné d'excellents résultats dans des
conditions proches de l'utilisation dans le monde réel. Les résultats sont
publiés dans la revue Nature Catalysis.
"Pour
la durabilité de notre planète, nous ne pouvons pas continuer à vivre comme
nous le faisons, et réinventer l'énergie est un moyen majeur de changer notre
voie", a déclaré l'auteur correspondant Yu Huang, professeur de science et
d'ingénierie des matériaux à l'UCLA Samueli School. of Engineering et membre du
California NanoSystems Institute à UCLA. "Nous avons des voitures à pile à
combustible, mais nous devons les rendre moins chères. Dans cette étude, nous
avons proposé une approche permettant aux chercheurs d'identifier les bons
catalyseurs beaucoup plus rapidement."
Les piles à
combustible produisent de l'énergie en utilisant l'oxygène de l'atmosphère et
l'hydrogène. Une étape clé du processus consiste à utiliser un catalyseur pour
rompre les liaisons entre les paires d'atomes d'oxygène. Les catalyseurs qui
fonctionnent le mieux sont très actifs, afin de conduire la réaction, tout en
étant suffisamment stables pour être utilisés pendant de longues périodes. Et
pour ceux qui conçoivent les piles à combustible, trouver les meilleurs
catalyseurs a été un défi majeur.
Le platine
est le meilleur élément à cet effet, mais sa rareté rend la technologie d'un
coût prohibitif pour une adoption à grande échelle. Un alliage combinant du
platine avec un métal ou des métaux plus facilement accessibles réduirait le
coût, mais il n'y a jamais eu de méthode pratique et réelle pour sélectionner
rapidement quel alliage ferait le meilleur catalyseur.
En
conséquence, les progrès de la technologie ont jusqu'à présent été le fruit
d'essais et d'erreurs.
"Il
s'agit d'un pas en avant décisif vers la conception rationnelle, jusqu'à
l'échelle microscopique, de catalyseurs aux performances optimales", a
déclaré Alessandro Fortunelli du Conseil national italien de la recherche,
co-auteur correspondant de l'article. "Personne n'a jamais proposé de
méthode, théorique ou expérimentale, pour prédire la stabilité des catalyseurs
en alliage de platine."
La nouvelle
méthode prédit à la fois la puissance et la stabilité des catalyseurs en
alliage de platine. Il a été développé à l'aide d'une combinaison
d'expériences, de calculs complexes et de spectroscopie à rayons X, ce qui a
permis aux chercheurs d'identifier avec précision les propriétés chimiques.
Les
chercheurs ont ensuite créé des catalyseurs combinant des quantités précises de
platine, de nickel et de cobalt dans une structure et une configuration
atomiques spécifiques en fonction de leur mesure expérimentale. Ils ont montré
que l'alliage qu'ils ont conçu est à la fois très actif et très stable, une
combinaison rare mais indispensable pour les catalyseurs de piles à combustible.
Huang a
déclaré que la méthode pourrait être appliquée à des catalyseurs potentiels
mélangeant du platine avec un sous-ensemble de métaux au-delà du nickel et du
cobalt.
Les autres
auteurs co-correspondants de l'article sont le chimiste Qingying Jia de la
Northeastern University et le théoricien William Goddard de Caltech. Huang,
dont le laboratoire UCLA était principalement responsable de la conception et
des tests du catalyseur, a déclaré que la collaboration avec des scientifiques
et des ingénieurs d'autres institutions était essentielle au succès de l'étude.
"En
l'absence de l'un de ces partenaires, ce travail serait impossible",
a-t-elle déclaré. "Pour une collaboration à long terme et motivée par la
curiosité comme celle-ci, le plus important est d'avoir les bonnes personnes.
Chacun d'entre nous s'est concentré à creuser profondément et à essayer de
comprendre ce qui se passe. Cela a également aidé que cela C'était une équipe
amusante avec qui travailler."
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COMMENTAIRES
Ce texte est utile mais insuffisamment
documenté sur les resultats obtenus ! Examinons un peu la situation
actuelle sur la competion entre voitures a piles a combustibles et voitures a batteries et
recharges !!Actuellement,
les voitures à pile à combustible coûtent plus de 1,6 fois plus à l’achat et
consomme jusqu’à trois fois plus de carburant, selon votre emplacement (par
rapport au moteur à combustion interne moyen).
Les
batteries se dirigent vers une durée de vie d’un million de miles et une
autonomie de 1000 miles avec une charge de 2 à 4C cette décennie: lorsque les voitures
à pile à combustible seront abordables, les batteries auront rattrapé leur
retard et seront moins chères.
Fondamentalement,
il en coûte plus d’énergie pour conduire par kilomètre en utilisant de
l’hydrogène qu’une batterie en raison de l’efficacité de 60% avec des pertes de
chaleur, en plus d’utiliser l’électricité du réseau pour créer de l’hydrogène
vert. (source)
La voiture
électrique à batterie est la plus efficiente
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reduction reaction catalysts, Nature Catalysis (2022). DOI: 10.1038/s41929-022-00797-0
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information: Nature Catalysis
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