Électrodes en nickel et fer rendent la production d'hydrogène efficace

L’hydrogène est une option intéressant dans la future sans carburants fossile. A part de l’utiliser dans des piles à compossible pour propulser des véhicules il y a d’autres options. Le fabriquant d’acier suédois LKAB est par exemple en train de laisser l’hydrogène remplacer le charbon dans leur production. Un des problèmes sur ce chemin est de produire l’hydrogène de la façon économique à partir de électricité, ce qui se fait avec de la électrolyse d’eau.

Les produits de ce processus sont les gaz l'oxygène et l'hydrogène. Pour que le processus soit efficace à grande échelle, les électrodes sont revêtues de métaux précieux tels que platine, ruthénium et iridium. Cependant, des chercheurs australiens ont maintenant réussi à créer des électrodes composés de fer et nickel qui à la fois sont moins chère et plus efficace.

Un projet joint entre l'Université de Nouvelle-Galles du Sud, l'Université Griffith et l'Université de technologie de Swinburne ont montré que le nouveau catalyseur accélère la réaction chimique tout en nécessitant moins d'énergie.

L’innovation consiste à un revêtement nanométrique sur les électrodes où le fer et le nickel se joignent sur le niveau atomique, C'est dans cette interface que l'hydrogène est séparé de l'oxygène.

Le fer et le nickel sont respectivement des très mauvais catalyseurs pour la production d'hydrogène. Cependant, de la magie apparaisse lorsqu'ils sont combinés à l'échelle nanométrique. Ce joint change fondamentalement les propriétés de ces matériaux. Les résultats montrent que le catalyseur nickel-fer peut être aussi actif que de la platine.

Dans l'électrolyse l’hydrogène est produit par la cathode et l’oxygène par l’anode. Par défaut, la cathode est en platine tandis que l'anode est en ruthénium et iridium. Le prix du kilo pour ces trois métaux est à 40 000, 11 000 et 66 000 euro respectivement. En revanche, un kilogramme de nickel ou de fer s’achète pour moins de 20 et 2 euro respectivement.

Un autre avantage est que le revêtement en nickel-fer peut servir pour les deux électrodes.

Ce travail a été présenté dans Nature Communications. Il y a des nombreuses autres recherches sur catalyseurs alternatifs. Le KTH suédois a en 2018 présenté ses progrès avec une solution à base de nickel, fer et cuivre. En 2017 un groupe de recherche suédois, finlandais et vietnamien a publié ses travaux sur un catalyseur de plastique carbonisé.