SCIENCES.ENERGIES.ENVIRONNEMENT /LE MONDE SELON LA PHYSIQUE /W08 /UNE PERCE EN CATALYSE .....

C ‘est le dernier texte à traduire de mon programme :‘’A new, inexpensive catalyst speeds the production of oxygen from water’’ by David L. Chandler, Massachusetts Institute of Technology xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx Un nouveau catalyseur peu coûteux accélère la production d'oxygène à partir de l'eau par David L. Chandler, Massachusetts Institute of Technology PHOTO Légende : L'illustration représente une réaction électrochimique, divisant les molécules d'eau (à gauche, avec un atome d'oxygène en rouge et deux atomes d'hydrogène en blanc) en molécules d'oxygène (à droite), se déroulant dans la structure des cadres organiques d'hydroxyde métallique de l'équipe, représentés que les réseaux en haut et en bas. Crédit : Institut de technologie du Massachusetts Une réaction électrochimique qui sépare les molécules d'eau pour produire de l'oxygène est au cœur de multiples approches visant à produire des carburants alternatifs pour les transports. Mais cette réaction doit être facilitée par un matériau catalyseur, et les versions actuelles nécessitent l'utilisation d'éléments rares et coûteux comme l'iridium, limitant le potentiel de production d'un tel carburant. Aujourd'hui, des chercheurs du MIT et d'ailleurs ont mis au point un tout nouveau type de matériau catalyseur, appelé cadre organique d'hydroxyde métallique (MHOF), composé de produits peu coûteux et abondants. La famille de matériaux permet aux ingénieurs d'adapter avec précision la structure et la composition du catalyseur aux besoins d'un processus chimique particulier, et il peut alors égaler ou dépasser les performances des catalyseurs conventionnels plus coûteux. Les résultats sont décrits aujourd'hui dans la revue Nature Materials, dans un article du postdoctorant du MIT Shuai Yuan, de l'étudiant diplômé Jiayu Peng, du professeur Yang Shao-Horn, du professeur Yuriy Román-Leshkov et de neuf autres. Les réactions de dégagement d'oxygène sont l'une des réactions communes à la production électrochimique de carburants, de produits chimiques et de matériaux. Ces processus comprennent la génération d'hydrogène en tant que sous-produit du dégagement d'oxygène, qui peut être utilisé directement comme carburant ou subir des réactions chimiques pour produire d'autres carburants de transport ; la fabrication d'ammoniac, à utiliser comme engrais ou matière première chimique; et la réduction du dioxyde de carbone afin de contrôler les émissions. Mais sans aide, "ces réactions sont lentes", dit Shao-Horn. "Pour une réaction à cinétique lente, vous devez sacrifier la tension ou l'énergie pour favoriser la vitesse de réaction." En raison de l'apport d'énergie supplémentaire requis, "l'efficacité globale est faible. C'est pourquoi les gens utilisent des catalyseurs", dit-elle, car ces matériaux favorisent naturellement les réactions en réduisant l'apport d'énergie. Mais jusqu'à présent, ces catalyseurs "reposent tous sur des matériaux coûteux ou des métaux de transition tardive qui sont très rares, par exemple l'oxyde d'iridium, et il y a eu un gros effort dans la communauté pour trouver des alternatives basées sur des matériaux abondants sur Terre qui ont le même performances en termes d'activité et de stabilité », déclare Román-Leshkov. L'équipe affirme avoir trouvé des matériaux qui offrent exactement cette combinaison de caractéristiques. D'autres équipes ont exploré l'utilisation d'hydroxydes métalliques, tels que les hydroxydes de nickel-fer, explique Román-Leshkov. Mais ces matériaux ont été difficiles à adapter aux exigences d'applications spécifiques. Maintenant, cependant, "la raison pour laquelle notre travail est assez excitant et assez pertinent est que nous avons trouvé un moyen d'adapter les propriétés en nanostructurant ces hydroxydes métalliques d'une manière unique." L'équipe s'est inspirée des recherches effectuées sur une classe apparentée de composés connus sous le nom de cadres organométalliques (MOF), qui sont une sorte de structure cristalline constituée de nœuds d'oxyde métallique liés entre eux par des molécules de liaison organiques. En remplaçant l'oxyde métallique dans ces matériaux par certains hydroxydes métalliques, l'équipe a découvert qu'il devenait possible de créer des matériaux accordables avec précision qui avaient également la stabilité nécessaire pour être potentiellement utiles comme catalyseurs. "Vous mettez ces chaînes de ces liants organiques les unes à côté des autres, et elles dirigent en fait la formation de feuillets d'hydroxyde métallique qui sont interconnectées avec ces liants organiques, qui sont ensuite empilées et ont une stabilité plus élevée", explique Román-Leshkov. Cela présente de multiples avantages, dit-il, en permettant un contrôle précis de la structuration nanostructurée, permettant un contrôle précis des propriétés électroniques du métal, et offrant également une plus grande stabilité, leur permettant de résister à de longues périodes d'utilisation. En testant ces matériaux, les chercheurs ont découvert que les performances des catalyseurs étaient « surprenantes », déclare Shao-Horn. "Il est comparable à celui des matériaux d'oxyde de pointe catalysant la réaction de dégagement d'oxygène." Étant composés en grande partie de nickel et de fer, ces matériaux devraient être au moins 100 fois moins chers que les catalyseurs existants, disent-ils, bien que l'équipe n'ait pas encore effectué une analyse économique complète. Cette famille de matériaux "offre vraiment un nouvel espace pour régler les sites actifs de catalyse de la séparation de l'eau afin de produire de l'hydrogène avec un apport d'énergie réduit", explique Shao-Horn, pour répondre aux besoins exacts de tout processus chimique donné où de tels catalyseurs sont nécessaires. Les matériaux peuvent fournir "cinq fois plus d'accordabilité" que les catalyseurs à base de nickel existants, dit Peng, simplement en substituant différents métaux à la place de n xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx Explore further Researchers develop advanced catalysts for clean hydrogen production More information: Shuai Yuan et al, Tunable metal hydroxide–organic frameworks for catalysing oxygen evolution, Nature Materials (2022). DOI: 10.1038/s41563-022-01199-0 Journal information: Nature Materials Provided by Massachusetts Institute of Technology Xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx Mon commentaire Excellents résultats qui ont surement fait l objet de brevets …Mais je renchéris car une certaine classe de catalyseurs devient a l’heure actuelle des matériaux stratégiques car ils se trouvent hors de la surface de prospection de l’Europe et des USA .Ce sont tous les catalyseurs a bases de de ‘’métaux précieux’’ platine ,palladium , iridium , rhodium ou de ‘’terres rares’’ …On appelle ainsi les éléments représentent le groupe des lanthanides (éléments de numéros atomiques compris entre 57 et 71, du lanthane au lutécium) auquel on ajoute l’yttrium et le scandium …Peut être etes vous fait voler la partie du tuyau d’échappement de votre voiture qui contient le catalyseur de de dépollution ???