Un alliage de platine et de lanthane permet des piles à combustible plus efficaces

24. octobre 2022 | Technologies

Des chercheurs développent un catalyseur peu coûteux qui pourrait faciliter la décarbonisation du transport lourd.

Outre la mobilité électrique, la technologie des piles à combustible est considérée comme porteuse d’espoir pour un transport respectueux du climat. Les piles à combustible convertissent les carburants propres, comme l’hydrogène vert, en énergie électrique qui alimente ensuite un moteur électrique. En raison de leur plus grande autonomie, des temps de ravitaillement plus courts et de la taille nettement plus petite des batteries nécessaires, elles seront surtout utilisées dans le trafic lourd.

La pile à combustible à membrane électrolytique polymère est au cœur du développement. Elle se distingue entre autres par sa construction compacte, son rendement élevé et ses températures de fonctionnement relativement basses. Son inconvénient est son coût élevé, principalement dû à l’utilisation de métaux précieux comme le platine. Ceux-ci sont nécessaires comme catalyseurs très efficaces pour produire de l’électricité à partir d’hydrogène. Mais comme le platine est exposé à une forte corrosion, il perd de son efficacité avec le temps – un autre inconvénient.

Recherche de partenaires d’alliage pour le platine

Afin de développer un catalyseur économique et résistant, une équipe de recherche de l’université Tsinghua de Pékin s’est mise en quête d’un matériau approprié pour un alliage de platine. L’objectif était de réduire la quantité de métal précieux nécessaire. Parallèlement, le but était de soutenir, voire d’améliorer, ses propriétés catalytiques, écrit mining.com.

Selon les calculs, l’yttrium et le scandium pourraient être des candidats appropriés, car contrairement à d’autres métaux comme le fer ou le zinc, ils ne se dissolvent pas dans l’environnement corrosif de la pile à combustible. En raison de leur position dans le tableau périodique, l’yttrium et le scandium sont considérés comme des métaux de transition précoces. Un groupe au sein de ces éléments a toutefois été négligé jusqu’à présent : les terres rares – bien qu’elles puissent contribuer de manière significative à l’activité électrochimique des catalyseurs, peut-on lire dans un communiqué de Tsinghua University Press. Le problème est que leur mauvaise conductivité et leur solubilité dans les milieux acides font obstacle à un éventuel alliage avec le platine. Des procédés de fabrication synthétiques pourraient certes surmonter ces deux problèmes, mais on n’en connaît que peu à ce jour.

Nouveau procédé d’alliage de platine et de lanthane

L’équipe de recherche a donc développé une nouvelle méthode d’alliage pour le platine et le lanthane, un métal de terre rare. L’efficacité des nanoparticules de platine et de lanthane ainsi obtenues a ensuite été testée dans une pile à combustible – avec succès : selon les scientifiques, l’électrocatalyseur a dépassé leurs attentes, car il présente une stabilité et une activité excellentes même après 30.000 cycles de pile à combustible. Ils ont publié leurs résultats dans la revue spécialisée Nano Research.

Maintenant que le lanthane a fait ses preuves en tant que partenaire d’alliage solide pour le platine, la prochaine étape consistera à étudier si d’autres terres rares pourraient éventuellement surpasser ces performances.

Photo: iStock/Petmal

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