Optimiser les électrolytes des piles à hydrogène
Publié par Redbran le 21/12/2018 à 14:00
Source: CNRS-INC
Un nouveau matériau poreux hybride, issu d'une synthèse et de composés "verts", présente des propriétés qui lui permettent de concurrencer un composant utilisé dans les piles à hydrogène. Cette découverte a été publiée dans Nature Communication par une équipe de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est...) des matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) poreux de Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région d’Île-de-France. Cette ville est construite sur une boucle de...) (CNRS/ENS Paris/ESPCI Paris/PSL Université) et de l'Institut de chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à l'instar de la physique et de la biologie avec lesquelles...) moléculaire et des matériaux - Institut Charles Gerhardt Montpellier (CNRS/Université de Montpellier/ENSCM).


Cela n'a échappé à personne: la voiture électrique (Une voiture électrique est une automobile mue par la force électromotrice de moteurs électriques, alimentée par une batterie d'accumulateurs.) actuelle coûte cher et la voiture à pile à combustible (Une pile à combustible est une pile où la fabrication de l'électricité se fait grâce à l'oxydation sur une électrode d'un combustible réducteur (par exemple l'hydrogène) couplée à...) coûte encore plus cher. La réduction de ce prix passe par l'amélioration du rapport prix/performance de la pile à hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.) dont l'électrolyte solide, matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état...) où transitent les ions hydrogènes (aussi appelée échangeur de proton), est un composant important. Et justement, deux groupes de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension...), de l'Institut des matériaux poreux de Paris (CNRS/ENS Paris/ESPCI Paris/PSL Université) et de l'Institut de chimie moléculaire et des matériaux - Institut Charles Gerhardt Montpellier (CNRS/Université de Montpellier/ENSCM), ont découvert un nouveau matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets. C'est donc une matière de base sélectionnée en raison de propriétés...) poreux hybride (En génétique, l'hybride est le croisement de deux individus de deux variétés, sous-espèces (croisement intraspécifique),...) de faible coût. Ce dernier est particulièrement stable et a l'avantage de faire circuler facilement les ions hydrogène. Ce solide poreux de la famille des Metal-Organic Frameworks (MOF) se présente comme un nouvel électrolyte respectueux de l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux...) et particulièrement compétitif face aux échangeurs de protons à base de Nafion®, qui sont couramment utilisés aujourd'hui mais intègrent des composés fluorés coûteux.

Ce MOF est en fait un matériau microporeux composé d'acide aspartique (L’acide aspartique (dont l'anion s'appelle aspartate) est l'un des 20 acides-α-aminés constituant les protéines. Il s'agit de l'acide carboxylique proche de l'asparagine. C'est un acide...), un acide (Un acide est un composé chimique généralement défini par ses réactions avec un autre type de composé chimique complémentaire, les bases.) aminé naturel, abondant et de faible coût, et d'oxydes de zirconium particulièrement stables. Cette association conduit à une structure faite de tunnels qui a été anticipée par simulations numériques. Selon les auteurs de cet article, la synthèse "verte" de ce matériau est très aisée et facilement transposable à grande échelle (La grande échelle, aussi appelée échelle aérienne ou auto échelle, est un véhicule utilisé par les sapeurs-pompiers, et qui emporte une échelle escamotable de grande hauteur. Le terme...). Il y a bon espoir pour que ce composé trouve sa voie vers l'industrie et, qui sait, qu'il participe à une baisse rapide du prix des piles à combustible (Un combustible est une matière qui, en présence d'oxygène et d'énergie, peut se combiner à l'oxygène (qui sert de comburant) dans une réaction chimique générant de la...).

Références publication:
Sujing Wang, Mohammad Wahiduzzaman, Louisa Davis, Antoine Tissot, William Shepard, Jérôme Marrot, Charlotte Martineau-Corcos, Djemel Hamdane, Guillaume (Guillaume est un prénom masculin d'origine germanique. Le nom vient de Wille, volonté et Helm, heaume, casque, protection.) Maurin, Sabine Devautour-Vinot, Christian Serre (Une serre est une structure généralement close destinée à la production agricole. Elle vise à soustraire aux éléments climatiques les cultures produites pour l'alimentation ou...)
A Robust Zirconium Amino Acid Metal-Organic Framework (Un framework est un espace de travail modulaire. C'est un ensemble de bibliothèques et de conventions permettant le développement rapide d'applications. Il fournit suffisamment de briques...) for Proton (Le proton est une particule subatomique portant une charge électrique élémentaire positive.) Conduction
Nature Communications – Novembre 2018
DOI: 10.1038/s41467-018-07414-4

Contacts chercheurs:
- Christian Serre, IMAP FRE2000, ENS Paris, ESPCI Paris, PSL Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux...), CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).)
- Sabine Devautour-Vinot, ICGM UMR5253, Université de Montpellier, ENSCM
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