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Hydrogène : ce catalyseur booste la durée de vie des piles à combustible
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Les piles à combustible restent sensibles à quelques facteurs susceptibles de réduire leur durabilité. C’est notamment le cas de celles embarquées à bord des voitures à hydrogène où le catalyseur de la cathode est régulièrement exposé à l’oxygène lors des phases de démarrage et d'arrêt. Pendant le fonctionnement normal du véhicule, les piles à combustible sont alimentées par un apport constant d'hydrogène à forte concentration, qui diminue temporairement lorsque la voiture est arrêtée ou démarrée (lorsque l'air extérieur se mélange à l'hydrogène dans les piles à combustible). Dès lors, une réaction involontaire de réduction de l'oxygène dans l'anode est déclenchée, ce qui entraîne des sauts de potentiel soudains et la corrosion du carbone dans la cathode.
Pour en limiter les effets, des chercheurs de l'Université des Sciences et Tecnologies de Pohang (Corée du Sud) ont expérimenté un catalyseur (Pt/TiO2), composé de platine (Pt) déposé sur du dioxyde de titane (TiO2). Les premiers tests révèlent que celui-ci stoppe efficacement la corrosion, résultant du mécanisme d’oxydo-réduction pré-cité, dans les piles à combustible.
Durant la phase de diminution de la concentration d’hydrogène, une expansion du dioxyde de titane sur le platine se produit, avec pour effet d'enfouir le platine sous la surface du catalyseur qui se transforme en isolant en raison de la faible conductivité du dioxyde de titane. Cet effet isolant entrave la capacité du catalyseur à conduire l'électricité, empêchant ainsi une réduction indésirable de l'oxygène, à l’origine de la dégradation de longévité des piles à combustible.
De plus, en fonctionnement normal, la concentration d'hydrogène reste élevée. Dans ces conditions, le platine hautement conducteur est exposé à la surface du catalyseur et la réduction du dioxyde de titane se produit, ce qui favorise la mobilité de l'hydrogène à la surface du catalyseur. Ce phénomène, appelé “hydrogen spillover”, améliore le flux de courant et augmente la réaction d'oxydation de l'hydrogène. Les chercheurs à l’origine de cette expérimentation estiment, compte tenu des essais qu’ils ont menés, que les piles à combustible utilisant le catalyseur Pt/TiO2 présenteraient une durabilité trois fois supérieure à celle des piles à combustible traditionnelles.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
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