L'hydrogène est considéré comme la source d'énergie verte la plus proche, car il n'émet que de l'oxygène et de l'eau. Il existe différentes méthodes de production d'hydrogène gris, bleu et vert. Le procédé et le type d'hydrogène produit dépendent de la source d'énergie et des émissions de carbone. Parmi celles-ci : hydrogène vert La production d'hydrogène est la méthode la plus écologique, sans aucune émission de CO2. Les chercheurs cherchent donc une solution pour améliorer la production d'hydrogène vert à partir de MXènes actifs.
Une équipe de recherche du Institut coréen des sciences et de la technologie (KIST) dirigé par Dr Albert Sung Soo Lee en collaboration avec le groupe de Professeur Chong Min Koo à l'Université Sungkyunkwan, a développé une MXene stable à base de molybdène comme support d'électrocatalyseur dans les électrolyseurs d'eau à membrane échangeuse d'anions.
Le rapport récemment publié souligne comment Le MXene est stable dans des conditions de haute tension oxydativesL'expérience montre que le Mxene peut être utilisé comme matériau d'électrode pour la production d'hydrogène vert. Cela peut également réduire son coût de production.
Production d'hydrogène vert et besoin de MXène
La décomposition de l'eau en molécules d'hydrogène et d'oxygène nécessite beaucoup d'énergie. Un catalyseur composé de minuscules particules nanométriques offrant une plus grande surface de réaction peut réduire l'énergie requise par le processus.
Cependant, l'efficacité de la production d'hydrogène diminue avec le temps, car les particules du catalyseur s'agglomèrent. Pour éviter cela, le carbone est principalement utilisé comme cathode, mais il s'oxyde en CO₂ lors de la réaction d'oxydation de l'anode.
Ainsi, les nanomatériaux Mxene sont utilisés comme supports. Composés d'atomes métalliques (Mo, Ti, Ta, Hf, etc.) et d'atomes de carbone ou d'azote, ils présentent des propriétés conductrices d'électricité. De plus, leur nanostructure 2D est idéale pour supporter le catalyseur. Ces caractéristiques les rendent favorables à la production d'hydrogène.
Dans une autre recherche, Les chercheurs de l'UT développent un carburant à base d'hydrogène à partir de roches riches en fer.
Points forts: Production améliorée d'hydrogène vert à partir de MXenes actifs
- Les MXènes sont à base de titane et, en raison de leur nature atomique, ils s'oxydent facilement dans l'eau. Cela explique l'inconvénient inhérent du catalyseur : il ne peut pas maintenir une conductivité électrique élevée.
- Pour surmonter cette limitation, l’équipe a développé un MXene à base de carbure de molybdène comme catalyseur de support.
- Le MXene à base de molybdène crée des liaisons solides entre les atomes de molybdène et les matériaux actifs cobalt à la surface.
- La production d’hydrogène est augmentée de 2.45 fois en raison des liaisons chimiques résultant de la réaction.
- La durabilité des cellules s'améliore de 10 fois par rapport aux résultats du dernier MXene à base de titane (qui était inférieur à 40 heures).
- La nouvelle approche réduit le coût de production de l’hydrogène vert.
- Il sera appliqué aux usines de production d’hydrogène à grande échelle et aux centrales électriques.
Le Dr Albert Sung Soo Lee du KIST déclare : « En contrôlant les éléments qui composent le MXene, nous avons pu trouver des candidats appropriés pour les environnements de production d'hydrogène vert, et grâce à cela, nous avons obtenu un support MXene stable dans un environnement oxydant. »
« À l’avenir, nous contribuerons à la revitalisation de l’économie basée sur l’hydrogène en développant des catalyseurs à électrodes générant de l’oxygène avec une efficacité catalytique et une durabilité. » Le Dr Lee a ajouté.
