Étude révolutionnaire : les MXenes, catalyseurs ultimes pour un hydrogène vert durable

ParisUne équipe internationale de chercheurs dirigée par la chimiste de HZB Michelle Browne a réalisé des progrès significatifs dans l'amélioration de l'efficacité et de la durabilité des catalyseurs utilisés pour la réaction d'évolution de l'oxygène dans la production d'hydrogène vert. En ajoutant des hydroxydes de cuivre et de cobalt aux MXènes, un type de matériau en couches, l'équipe a créé un nouveau catalyseur surpassant les catalyseurs traditionnels à base d'oxydes métalliques. Ces catalyseurs améliorés pourraient être utiles dans les électrolyseurs de décomposition de l'eau, nous rapprochant d'un carburant hydrogène durable.

Les MXenes, constitués de métaux tels que le titane ou le vanadium combinés avec des éléments comme le carbone ou l’azote, possèdent une surface interne considérable. Cette caractéristique les rend extrêmement polyvalents pour de nombreuses applications, allant du stockage d’énergie à la catalyse. Parmi les propriétés qui rendent les MXenes adaptés à ces usages, on trouve :

• Grande surface interne
• Capacités exceptionnelles de stockage de charge
• Flexibilité pour les modifications chimiques

L'équipe a découvert que les catalyseurs MXene, fabriqués grâce à un procédé particulier, surpassaient les oxydes de nickel en termes d'efficacité et de durabilité. Les oxydes de nickel se dégradent rapidement en milieux alcalins et ne conduisent pas bien l'électricité. En revanche, les catalyseurs MXene n'ont montré aucun signe de dégradation et leur performance s'est même améliorée avec une utilisation continue.

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La stabilité et la performance de ces matériaux ont été confirmées par des tests approfondis au BESSY II en Allemagne et au Synchrotron Soleil en France. Des techniques telles que la microscopie électronique à balayage et à transmission (SEM/TEM), la diffraction des rayons X (XRD) et la spectroscopie photoélectronique des rayons X (XPS) ont été utilisées. Ces tests ont révélé des différences significatives entre les surfaces externes et internes des MXènes, expliquant ainsi l'efficacité élevée des catalyseurs améliorés.

Cette recherche pourrait apporter des avantages considérables. Avec le besoin croissant d'énergie renouvelable, de nouveaux électrolyseurs efficaces pourraient révolutionner la production d'hydrogène vert. Ces avancées pourraient rendre l'utilisation de l'hydrogène comme source d'énergie propre plus répandue et abordable.

L'équipe poursuit ses travaux avec le Trinity College de Dublin et l'Université de Chimie et de Technologie de Prague. Leur recherche se concentre sur de nouveaux types de MXènes et sur les tests de ces matériaux dans des électrolyseurs standards fonctionnant en continu. Cette étude pourrait déboucher sur des méthodes efficaces et évolutives pour produire de l'hydrogène vert, contribuant ainsi à atteindre la neutralité carbone mondiale.