L’énergie hydrogène, en tant que vecteur d’énergie verte et respectueuse de l’environnement, constitue un passage essentiel dans la conversion de l’énergie vers l’économie verte, et la production d’hydrogène vert via une technique de séparation de l’eau à partir de sources d’énergie renouvelables est considérée comme le meilleur choix. Tandis que l’apport d’énergie élevé pour la division de l’eau est thermodynamiquement requis (1,23 V), et la tension de la cellule peut dépasser 1,8 V pour l’électrolyse pratique de l’eau résultant de la cinétique de retard de la réaction de dégagement d’oxygène (REL).
L’utilisation de l’électrolyse de l’eau assistée par du méthanol (0,016 V) à faible potentiel d’oxydation a reçu beaucoup d’attention car elle peut correspondre aux sources d’énergie renouvelables pour réaliser une production d’hydrogène avec une faible consommation d’énergie.
La clé pour réaliser cette vision durable de la production d’hydrogène vert est proposée pour explorer les catalyseurs bifonctionnels efficaces pour l’oxydation catalytique du méthanol et la réaction de dégagement d’hydrogène. Cependant, la surface du catalyseur traditionnel à base de platine est susceptible d’être empoisonnée par les intermédiaires de CO adsorbés (CO*), ce qui entraîne une cinétique de réaction lente et une dégradation des performances catalytiques, ce qui limite considérablement le développement de l’électrolyse du méthanol pour la production d’hydrogène.
L’introduction de composants à fonction oxophile peut favoriser la dissociation de l’eau à faible potentiel et générer davantage d’espèces contenant de l’oxygène, ce qui peut faciliter l’élimination du CO* à la surface du Pt, et donc une amélioration significative de l’activité et de la stabilité du MOR.
Récemment, une équipe de recherche dirigée par le professeur Ligang Feng de l’Université de Yangzhou, en Chine, a signalé une nouvelle plate-forme, des nanofeuilles MoSe2 supportées par des nanoparticules de platine, pour la division de l’eau assistée par le méthanol catalysée par un système bifonctionnel Pt/MoSe2 pour la génération d’hydrogène.
Le composant oxophile MoSe2 avec des structures 2D a optimisé l’adsorption de CO* et H* sur les sites Pt, comme l’a démontré l’analyse spectroscopique et théorique, ce qui a abouti à une capacité catalytique améliorée dans la réaction de division de l’eau assistée par le méthanol. La densité de courant maximale était 2,5 fois supérieure à celle du catalyseur commercial Pt/C pour l’oxydation du méthanol et une petite surtension de 32 mV était nécessaire pour atteindre une densité de courant de 10 mA cm-2 pour la réaction de dégagement d’hydrogène dans l’électrolyte contenant du méthanol.
Lorsqu’elle était utilisée à la fois comme cathode et anode, une faible tension de cellule de 0,66 V était requise à 10 mA cm-2, nettement inférieure à celle de 1,75 V requise pour la division de l’eau. Les résultats ont été publiés dans Journal chinois de catalyse.
Plus d’information:
Wei Qiao et al, Catalyse bifonctionnelle efficace de nanoparticules couplées de nanofeuilles de MoSe2/Pt pour la division de l’eau assistée par le méthanol, Journal chinois de catalyse (2023). DOI : 10.1016/S1872-2067(23)64469-9