Des chercheurs développent un catalyseur d’anode de pile à combustible hautement tolérant au CO

Dans une étude publiée dans Angewandte Chemie International Edition.une équipe de recherche, dirigée par le professeur Gao Minrui et le professeur Yang Qing de l’Université des sciences et technologies de Chine (USTC), a développé un nouveau catalyseur avec une excellente tolérance au CO et un faible coût, réalisant l’amélioration des performances des piles à combustible .

Compte tenu de leurs caractéristiques d’énergie spécifique élevée et de zéro émission, les piles à combustible hydrogène-oxygène jouent un rôle important dans la réalisation des objectifs de pic de carbone et de neutralité carbone en Chine. Cependant, le catalyseur au platine sur carbone (Pt/C) adopté commercialement dans les cellules pleines est vulnérable à l’empoisonnement au monoxyde de carbone (CO). En particulier, l’empoisonnement, associé à la lenteur de la réaction d’oxydation de l’hydrogène (HOR) dans les piles à combustible à membrane échangeuse d’anions (AEMFC), détériore considérablement les performances des cellules.

Dans leur calcul théorique, les chercheurs ont découvert que l’énergie d’adsorption du CO sur le site du nickel était considérablement réduite lorsque le cobalt était introduit dans l’alliage molybdène-nickel (MoNi4).

Pour résoudre les problèmes, les chercheurs ont incorporé du cobalt (Co) dans l’alliage molybdène-nickel (MoNi4) pour créer le catalyseur Co-MoNi4, constatant qu’il démontrait non seulement une superbe activité HOR dans les alcalis, mais également une tolérance élevée au CO car l’incorporation de Co apporte sites de nickel déficients en électrons qui conduisent à moins de back-donation d→CO 2π*, donc la liaison CO affaiblie.

Dans le test de l’électrode à disque rotatif, l’activité du Co-MoNi4 n’a diminué qu’un peu après 10 000 cycles en présence de 500 parties par million (ppm) de CO. Le test supplémentaire des performances des AEMFC, équipés du catalyseur, a révélé une puissance de crête densité de 394 mW cm-2 en présence de 250 ppm de CO, dépassant les 209 mW cm-2 du catalyseur Pt/C, tandis que dans H2 pur le nombre atteint 525 mW cm-2.

L’étude a non seulement rendu possible la réduction de l’empoisonnement au CO dans les AEMFC, mais a également mis en lumière la création d’autres catalyseurs à base de métaux non nobles pour des applications de piles à combustible plus efficaces.