Des catalyseurs innovants dans les piles à combustible
Les piles à combustible (PC) qui convertissent l'énergie en électricité constituent une alternative propre à la combustion des carburants fossiles. Le platine est l'un des catalyseurs les plus utilisés pour accélérer la réaction chimique des piles à combustible. Malheureusement, le platine reste un métal très onéreux. Le projet SMARTCAT (Systematic, material-oriented approach using rational design to develop break-through catalysts for commercial automotive PEMFC stacks), financé par l'Union européenne, cherche à réduire la quantité de platine nécessaire en le remplaçant par d'autres matériaux comme les ensembles d'alliages ternaires. Le développement de ces matériaux constituera une nouvelle étape vers l'élimination de l'un des plus grands freins à la commercialisation à grande échelle de la technologie des piles à combustible. Les techniques informatiques modernes générées par le projet SMARTCAT permettent de déterminer la composition optimale de la géométrie et de la composition de ces assemblages. Ces travaux sont soutenus par une analyse électrochimique des catalyseurs correspondants. L'assemblage tri-métallique de ces couches catalytiques nanostructurées avec une très faible charge en platine devrait représenter une percée de classe mondiale dans le domaine des catalyseurs. Les chercheurs ont évalué ces catalyseurs basés sur des alliages platine-palladium-or. Ils ont montré que le maintien d'une concentration en or sous 25 % permettait d'accroître l'activité catalytique. L'équipe a également étudié d'autres catalysateurs tri-métalliques prometteurs basés sur des alliages platine - (nickel, cuivre ou cobalt) - or. Dans une autre partie du projet, les chercheurs se sont intéressés au développement d'électrodes efficaces capables de supporter le voltage élevé et les températures nécessaires à la catalyse de l'oxydation de l'hydrogène et la réduction de l'oxygène. Aujourd'hui, les chercheurs ont développé des approches expérimentales et informatiques pour la fabrication de nouveaux supports efficients et suffisamment conducteurs et résistants à la corrosion générée par le fonctionnement des piles à combustible. Cette percée des catalyseurs SMARTCAT devrait réduire les coûts nécessaires à la fabrication des assemblages membranes-électrodes d'au moins 35 %, portant ainsi l'Europe en première ligne dans le développement des piles à combustible destinées à l'automobile. La production d'une énergie durable grâce à la technologie efficace et rentable des piles à combustible constitue un objectif majeur de l'Europe. Le développement de ces nouveaux alliages dans le cadre du projet SMARTCAT favorise ainsi l'économie future européenne basée sur l'hydrogène.
Mots‑clés
Catalyseurs, piles à combustible, platine, automobile, groupes d'alliages ternaires
