Faire progresser l’énergie verte : percée dans la technologie des piles à combustible à hydrogène

par Henrik Andersen
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hydrogen fuel cell breakthrough

Des progrès significatifs ont été réalisés dans la technologie des piles à combustible à hydrogène, réduisant notamment les coûts. Cette réalisation, fruit d'efforts de recherche collaboratifs, implique le remplacement du platine par de l'argent dans les catalyseurs, ouvrant ainsi la voie à des solutions de stockage d'énergie verte plus abordables et plus efficaces.

Alors que le monde se tourne de plus en plus vers les énergies renouvelables, un obstacle majeur réside dans le stockage efficace de l’énergie lorsque les sources renouvelables comme l’énergie solaire et éolienne ne sont pas disponibles.

La pile à combustible à hydrogène, solution majeure à cet égard, a connu une avancée substantielle. Cela est dû aux recherches révolutionnaires menées par le laboratoire national des accélérateurs SLAC du ministère de l'Énergie, l'université de Stanford et le Toyota Research Institute (TRI). Cette recherche a ensuite été appliquée dans un cadre pratique grâce à une collaboration entre Stanford et le Technion Israel Institute of Technology.

Michaela Burke Stevens, scientifique associée au SLAC et au SUNCAT Center for Interface Science and Catalysis de l'Université de Stanford et auteur principal de l'étude, a souligné le potentiel des piles à combustible à hydrogène dans le stockage et la conversion d'énergie, en utilisant l'hydrogène comme alternative aux carburants traditionnels comme de l'essence. Elle a toutefois souligné les coûts opérationnels élevés des piles à combustible.

Le défi des dépenses dans les piles à combustible

Burke Stevens a souligné que le coût élevé est en grande partie dû à l'utilisation de métaux du groupe du platine (MGP) coûteux dans le catalyseur, qui sont essentiels à la réaction chimique dans les piles à combustible. Cela a amené son équipe à explorer des moyens de réduire les coûts en remplaçant une partie des MGP par une alternative plus abordable, l'argent. Cependant, modifier la chimie fondamentale des piles à combustible présente des défis importants, car les catalyseurs qui fonctionnent en laboratoire échouent souvent dans les applications pratiques.

Cette équipe de recherche a réussi à équilibrer les coûts en remplaçant partiellement les platinoïdes par de l'argent. La percée a consisté à simplifier le processus d'application du catalyseur sur les électrodes de la cellule, comme l'illustre un film mince d'argent-palladium sur une électrode de carbone poreuse.

Les méthodes traditionnelles consistent à mélanger le catalyseur dans un liquide et à l'étaler sur l'électrode à mailles, ce qui conduit souvent à des résultats incohérents dans différents environnements de laboratoire. Pour surmonter ce problème, l’équipe du SLAC a utilisé une chambre à vide pour un dépôt plus contrôlé du catalyseur sur les électrodes. Tom Jaramillo, directeur de SUNCAT, a souligné la reproductibilité de cette méthode.

Recherche collaborative et ses implications pratiques

Pour garantir l'applicabilité de la méthode aux piles à combustible à grande échelle, l'équipe a collaboré avec des experts du Technion, qui ont validé la méthode dans un contexte pratique de pile à combustible. Le partenariat, initié par José Zamora Zeledón, étudiant diplômé de Stanford, avec Dario Dekel du Technion et John Douglin, doctorant, a démontré avec succès que le remplacement des coûteux PGM par de l'argent dans les catalyseurs pourrait conduire à des piles à combustible tout aussi efficaces mais plus abordables. Cela ouvre des opportunités pour des recherches plus ambitieuses sur le développement de catalyseurs.

Jaramillo et Dekel ont tous deux exprimé leur enthousiasme quant à l'impact potentiel de ce partenariat sur la recherche universitaire et les applications pratiques de l'industrie des piles à combustible. Jaramillo a souligné l'importance de réduire les coûts pour une adoption plus large des piles à combustible dans des applications telles que le transport lourd et le stockage d'énergie propre.

Cette recherche, publiée dans Nature Energy le 9 novembre 2023, a été partiellement financée par l'Office of Science du DOE par l'intermédiaire du SUNCAT Center for Interface Science and Catalysis, un institut conjoint du SLAC et de Stanford, et du Toyota Research Institute.

Foire aux questions (FAQ) sur la percée de la pile à combustible à hydrogène

Quelle est la récente percée dans la technologie des piles à combustible à hydrogène ?

La récente percée dans la technologie des piles à combustible à hydrogène implique l’utilisation d’argent au lieu du platine dans les catalyseurs, ce qui réduit considérablement les coûts et améliore la faisabilité des solutions de stockage d’énergie verte.

Quel est l’impact de cette avancée sur le coût des piles à combustible à hydrogène ?

En remplaçant les métaux coûteux du groupe du platine (MGP) par de l'argent dans le catalyseur, le coût des piles à combustible à hydrogène est considérablement réduit, ce qui en fait une option plus abordable pour le stockage et la conversion de l'énergie.

Quelles institutions ont été impliquées dans cette recherche sur les piles à combustible à hydrogène ?

La recherche était le fruit d'un effort de collaboration impliquant le laboratoire national des accélérateurs SLAC du ministère de l'Énergie, l'université de Stanford, le Toyota Research Institute (TRI) et l'Institut de technologie Technion d'Israël.

Quel est le principal défi du développement des piles à combustible à hydrogène ?

Le principal défi du développement des piles à hydrogène est de trouver un moyen efficace et rentable de stocker l’énergie, en particulier pendant les périodes où les sources renouvelables comme l’énergie solaire et éolienne ne sont pas disponibles.

Comment la nouvelle composition du catalyseur profite-t-elle aux piles à combustible à hydrogène ?

La nouvelle composition de catalyseur, qui comprend de l'argent, offre une alternative plus rentable aux catalyseurs traditionnels à base de platine, faisant des piles à combustible à hydrogène une option plus viable pour une utilisation généralisée dans le stockage et la conversion d'énergie.

Quelles sont les implications futures de cette recherche sur les piles à combustible à hydrogène ?

Cette avancée ouvre la voie à davantage de recherches sur des catalyseurs rentables et efficaces, ce qui pourrait conduire à une adoption plus large des piles à combustible à hydrogène dans des domaines tels que le transport lourd et le stockage d’énergie propre.

En savoir plus sur la percée de la pile à combustible à hydrogène

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5 commentaires

Tom Johnson décembre 19, 2023 - 3:29 am

Alors ils ont remplacé le platine par de l’argent ? c'est intéressant… mais quel impact cela aura-t-il sur la durabilité à long terme des piles à combustible ?

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Jane Smith décembre 19, 2023 - 3:35 am

wow, c'est une énorme nouvelle pour l'énergie verte ! enfin de réels progrès pour le rendre abordable.

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Sarah Gomez décembre 19, 2023 - 6:10 am

lisez à ce sujet dans Nature Energy, une étude très détaillée. Cela montre tout le potentiel qu’il y a dans la technologie des énergies renouvelables !

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Emilie Clark décembre 19, 2023 - 2:48 pm

C'est formidable de voir des grands noms comme Stanford et Toyota soutenir cela, cela signifie qu'il ne s'agit pas seulement d'une expérience à petite échelle.

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Marc Lee décembre 19, 2023 - 9:44 pm

Je suis curieux de savoir quel impact cela a-t-il sur l'efficacité globale de la pile à combustible ? Est-ce juste une question de coût ou y a-t-il également d’autres avantages ?

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