La Suisse développe un catalyseur plus performant pour l’électrolyse de l’hydrogène

Des chercheurs de l’Institut Paul Scherrer (PSI) ont développé un nouveau matériau qui sert de catalyseur et accélère la dissociation des molécules d’eau dans l’électrolyseur, soit la première étape de la production d’hydrogène. Leur procédé permet de se passer de métaux nobles comme l’iridium.

Pour ce faire, les chercheurs ont recouru à un matériau déjà connu : un composé complexe de baryum, de strontium, de cobalt, de fer et d’oxygène. C’est ce qu’on appelle une perovskite. Mais, ils ont commencé par développer un procédé permettant de produire ce composé sous forme de minuscules nanoparticules. C’est en effet seulement sous cette forme que la perovskite peut déployer une action efficace, car un catalyseur a besoin d’une surface aussi importante que possible au niveau de laquelle de nombreux centres réactifs accélèrent la réaction électrochimique. Or, si l’on miniaturise autant que possible les différentes particules du catalyseur, leurs surfaces s’additionnent pour former une surface totale plus importante.

Pour la fabrication de la nanopoudre, les chercheurs ont utilisé un appareil dit de projection thermique (flame spray) exploité par l’Empa (Laboratoire fédéral d’essai des matériaux et de recherche). Dans cet engin, les composants du matériau sont envoyés à travers une flamme, où ils se mélangent et se figent rapidement en petites particules dès qu’ils sont hors de la flamme. Le défi a été d’utiliser l’appareil de manière à être sûr que les atomes des différents éléments se retrouvent dans la bonne structure.

Les chercheurs ont non seulement montré que leurs développements fonctionnaient dans le cadre d’essais en laboratoire, mais aussi qu’ils étaient véritablement utilisables dans la pratique. Ils ont testé le catalyseur en collaboration avec un fabricant américain. Lors de ces tests, ils ont réussi à montrer que l’appareil fonctionnait de manière plus fiable avec la nouvelle perovskite des chercheurs du PSI qu’avec le catalyseur en oxyde d’iridium conventionnel.

Le procédé de fabrication fournit ainsi d’importantes quantités de poudre catalytique et devrait pouvoir être facilement étendu à l’échelle industrielle.

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