La production d’hydrogène vert par électrolyse de l’eau est une technologie prometteuse pour le stockage des énergies renouvelables. Des chercheurs ont mené des expériences sur des pré-catalyseurs modèles définis atomiquement afin de percer les détails complexes de la réaction de dissociation électrocatalytique de l’eau. Leur objectif : faire avancer la production d’hydrogène vert.
Des pré-catalyseurs modèles pour une meilleure compréhension
Plutôt que d’utiliser des anodes complexes, les scientifiques du département de la science des interfaces de l’Institut Fritz Haber ont substitué le pré-catalyseur anodique par un système modèle plus simple. Il s’agit d’un film mince d’oxyde cristallin bien défini, permettant de contrôler sa composition et sa structure initiales. La préparation et les études sont réalisées sous ultravide pour garantir la pureté de l’anode. Cette méthodologie rigoureuse évite toute contamination et ses effets néfastes sur les données expérimentales.
Connaître les propriétés de l’anode dans les moindres détails atomiques est crucial.
L’objectif est d’étudier des aspects clés de la catalyse de dissociation de l’eau : le mécanisme microscopique de formation de O2, les sites actifs, le vieillissement de l’électrode et le rôle de la structure et composition de surface.
On sait qu’une couche d’oxyhydroxyde se forme à la surface du catalyseur en conditions opératoires, mais on ignore encore ses caractéristiques optimales. Cependant, il existe une transformation structurale unificatrice durant la production de O2, quelle que soit la structure initiale du pré-catalyseur. D’autre part, les spécificités du pré-catalyseur déterminent la transformation ayant lieu durant le fonctionnement et in fine l’activité et la stabilité à long terme de l’électrocatalyseur.
Comprendre le rôle bénéfique du fer
On sait que l’ajout de fer à des anodes d’oxyde de cobalt améliore significativement leurs performances, mais le mécanisme sous-jacent est encore discuté. Comprendre spécifiquement le rôle du fer est crucial pour optimiser les processus de dissociation de l’eau.
Dans cette optique, les chercheurs ont étudié des anodes de films minces d’oxydes mixtes cristallins, en explorant divers rapports Co:Fe. La structure plane et bien définie de l’anode a permis d’établir une relation quantitative entre la composition, la structure de l’oxyde et ses performances de formation de O2.
L’effet bénéfique de l’ajout de fer est ainsi mis en évidence. Des études de stabilité ont également révélé une amélioration des performances grâce à la
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C’est passionnant de voir les progrès réalisés dans la production d’hydrogène vert !