Actuellement, la séparation électrocatalytique de l’eau est l’une des technologies de production d’hydrogène (H2) efficaces de qualité industrielle les plus économiques, les plus propres, les plus fiables, les plus silencieuses et les plus abordables. Cependant, les catalyseurs à base de platine (Pt) les plus efficaces pour la réaction de dégagement d’hydrogène (HER) sont soumis à un prix élevé et à une stabilité insatisfaisante. Par conséquent, des électrocatalyseurs HER à faible coût, à haut rendement et à haute stabilité sont nécessaires de toute urgence pour remplacer les électrocatalyseurs à base de Pt.
Compte tenu de l’activité prometteuse, de la robustesse et du prix raisonnable du ruthénium, ainsi que de la surface élevée et de l’excellente conductivité des supports avancés à base de graphène, les nanocomposites Ru-carbone peuvent constituer une option réalisable pour HER. Cependant, améliorer encore les performances catalytiques des nanocomposites Ru-carbone reste un défi.
Récemment, une équipe de recherche dirigée par le professeur Yu Chen de l’Université normale du Shaanxi, en Chine, a conçu un aérogel de graphène dopé N de haute qualité supportant des nanocomposites de nanocristaux de Ru (Ru-NCs/N-GA). Les précurseurs de réaction du complexe oxyde de graphène (GO) et ruthénium (III)-polyallylamine (RuIII-PAA) uniformément ancrés dans un aérogel de graphène servent de source de N et de source de Ru.
L’adsorption uniforme du complexe RuIII-PAA peut conduire à la dispersion homogène et à la taille ultrafine des nanocristaux de Ru sur l’aérogel de graphène sous traitement à haute température. Les Ru-NCs/N-GA avec une structure poreuse et une faible teneur en Ru (10 % en poids) présentent une activité HER comparable à 20 % en poids de Pt/C dans les milieux alcalins et acides.
Dans l’ensemble, les nanocomposites Ru-NC/N-GA économiquement réalisables avec 10 % en poids de Ru sont des substituts très prometteurs pour l’électrocatalyseur Pt/C commercial pour HER. Les résultats ont été publiés dans Journal chinois de catalyse.
Yu Ding et al, nanocristaux de ruthénium supportés par un aérogel de graphène dopé à l’azote pour la réaction d’évolution de l’hydrogène pH-universel, Journal chinois de catalyse (2022). DOI : 10.1016/S1872-2067(21)63977-3