La consommation croissante de combustibles fossiles a suscité des inquiétudes quant aux crises énergétiques et à la pollution de l’environnement, ce qui a entraîné un besoin urgent de sources d’énergie renouvelables et respectueuses de l’environnement. L’hydrogène, avec ses émissions de carbone nulles et sa densité énergétique élevée, apparaît comme une alternative idéale aux sources d’énergie traditionnelles.
L’électrolyse électrochimique de l’eau, une méthode clé pour la production d’hydrogène vert, est au premier plan de la recherche. Cependant, le coût élevé et la disponibilité limitée des catalyseurs à base de métaux précieux ont entravé leur application à grande échelle.
Le développement de catalyseurs à base de métaux non nobles, performants et rentables, est une tâche urgente, conduisant à l’exploration des matériaux à haute entropie (HEM) en tant que potentiels changeurs de jeu dans le domaine de l’électrocatalyse.
Des chercheurs (Simiao Sha, Riyue Ge, Ying Li, Julie M. Cairney, Rongkun Zheng, Sean Li, Bin Liu, Jiujun Zhang, Wenxian Li) de l’Université de Shanghai, de l’Université polytechnique d’Anhui, de l’Université de Sydney, de l’Université de Nouvelle-Galles du Sud et de l’Université de Fuzhou ont étudié les stratégies de préparation et les applications des catalyseurs HEM pour l’électrolyse électrochimique de l’eau. L’article est publié dans le journal Les frontières de l’énergie.
L’étude passe en revue de manière systématique les stratégies de synthèse des catalyseurs HEM, classées en approches ascendantes et descendantes. Les recherches de l’équipe se concentrent sur la stabilisation des HEM, leurs mécanismes catalytiques et leur application pour soutenir la production d’hydrogène vert.
Les résultats révèlent que les catalyseurs HEM, composés de plusieurs éléments, présentent des sites actifs riches et une stabilité d’entropie améliorée. L’équipe a découvert que les HEM, avec leur effet unique d’entropie élevée, leur effet de distorsion du réseau, leur effet de diffusion par hystérésis et leur effet cocktail, présentent une excellente activité et une excellente stabilité.
Ces matériaux ont montré leur potentiel pour devenir des catalyseurs de pointe pour l’électrolyse de l’eau, avec une faible consommation d’énergie et une durée de vie prolongée. Plus précisément, il a été constaté que les HEM à l’échelle nanométrique présentent une surface spécifique plus grande et une capacité d’adsorption plus forte, ce qui les rend très favorables aux applications catalytiques.
Ces progrès de recherche devraient permettre une meilleure compréhension des propriétés fondamentales des HEM et l’exploration de leurs applications électrocatalytiques. Le développement de catalyseurs à base de HEM pour l’électrolyse de l’eau pourrait accélérer considérablement la conception de catalyseurs à faible coût et à haute performance, contribuant ainsi à l’avancement de la production d’énergie propre et au soutien de l’économie de l’hydrogène.
L’examen et l’analyse complets de l’étude sur les HEM dans l’électrolyse électrochimique de l’eau soulignent leur potentiel à révolutionner le domaine de la catalyse, offrant une solution durable et efficace au besoin pressant de production d’énergie propre.
Plus d’information:
Simiao Sha et al, Catalyseurs à haute entropie pour les réactions d’électrolyse électrochimique de l’eau et d’évolution de l’hydrogène et de l’oxygène, Les frontières de l’énergie (2023). DOI: 10.1007/s11708-023-0892-6
Fourni par le Centre de revues de l’Université Jiao Tong de Shanghai