Utilisée pour générer de l’électricité à partir de l’hydrogène, la pile à combustible intègre des platinoïdes (dont le platine fait partie) dans son catalyseur. La présence de ce métal précieux pèse sur le coût du dispositif. Récemment, des chercheurs ont identifié une alternative viable, meilleur marché, ainsi qu’un potentiel procédé de production.
L’hydrogène a le potentiel d’emmagasiner de l’énergie sous forme chimique. Lorsque l’énergie est demandée, celle-ci peut être convertie en électricité via une pile à combustible. Ce dispositif implique l’utilisation de l’oxygène, ce qui permet au processus de conversion de ne générer que de l’eau (le procédé ne produit donc pas de CO2). Considérant cet avantage, certains estiment que l’hydrogène est l’un des piliers de la transition énergétique.
Cependant, les technologies utilisant cet élément en tant que vecteur énergétique sont encore loin d’être matures. C’est notamment pour cette raison que l’hydrogène motive de nombreuses études.
Si certaines se focalisent sur la sécurisation du stockage de l’hydrogène, une nouvelle recherche, publiée dans la revue Nature, se penche sur la pile à combustible. L’étude en question, une collaboration entre le SLAC National Accelerator Laboratory (un laboratoire national américain), l’université de Stanford et le Toyota Research Institute, visait surtout à réduire le coût de production d’un tel système.
Rendre la pile à combustible meilleur marché
La pile à combustible à hydrogène fonctionne par le biais d’une réaction chimique stimulée par un catalyseur. Ce dernier accélère la réaction sans être lui-même consommé. Cependant, les catalyseurs efficaces pour sont souvent composés de métaux du groupe du platine (MGP), qui sont à la fois rares et coûteux. Le coût élevé de ces métaux rend les piles à combustible moins attractives sur le plan économique, en particulier pour une utilisation à grande échelle.
Les chercheurs ont donc imaginé un catalyseur meilleur marché, dans l’objectif d’accroitre la rentabilité de la pile à combustible. Pour ce faire, ils ont partiellement remplacé les platinoïdes par de l’argent, une alternative moins couteuse, car le métal est plus abondant. Suite à des essais couronnés de succès, l’équipe de recherche envisage déjà de supprimer entièrement les métaux précieux des catalyseurs, afin de réduire davantage les coûts et élargir l’accessibilité de la technologie pour qu’elle soit rentable pour une plus grande gamme d’applications.
Une meilleure reproductibilité
Afin de rendre leur expérience viable et utile, les chercheurs ont dû concevoir un catalyseur facilement reproductible. En effet, ce dispositif, même s’il semble prometteur dans un environnement de laboratoire, pourrait ne pas se comporter de la même façon une fois intégré à un système de pile à combustible destiné à une application réelle.
Le processus standard pour appliquer un catalyseur aux électrodes implique de le mélanger dans un liquide puis d’étaler ce mélange sur l’électrode. Très délicate, cette technique est appelée « procédé chimique humide ». Les scientifiques ont donc cherché à rendre le processus plus reproductible en utilisant une chambre à vide, un environnement hermétiquement fermé, où l’air et d’autres gaz sont retirés. L’objectif est ici de mieux contrôler le processus de dépôt du catalyseur sur les électrodes. En éliminant l’air et d’autres variables, les effets des impuretés et des fluctuations environnementales qui pourraient affecter la qualité et la cohérence du revêtement catalytique sont minimisés.
Contrairement aux procédés chimiques humides, où de nombreux facteurs peuvent altérer le résultat final, le dépôt en chambre à vide peut être finement contrôlé et surveillé, de sorte que les résultats soient très proches de ce que les chercheurs prévoient. L’un des avantages clés de cette méthode est sa reproductibilité. Si le système est bien calibré, les chercheurs peuvent reproduire le même processus de dépôt avec très peu de variation.