Design holistique d'électrocatalyseurs-electrodes hybrides pour la conversion viable de l'énergie – HOLYCAT

Les catalyseurs au cœur des systèmes électrochimiques de conversion et de stockage de l’énergie jouent un rôle déterminant sur le coût, la performance et la durabilité de ces derniers. Ainsi, l’intégration en systèmes de catalyseurs peu onéreux, actifs et stables est un défi scientifique urgent à relever. En effet, de nombreux matériaux catalytiques révélés très prometteurs en conditions de laboratoire (électrolytes liquides) présentent de mauvaises performances en systèmes réels, ces derniers utilisant des électrolytes solides.
Le projet HOLYCAT vise à développer un nouveau concept de nanostructures hybrides, permettant de s’affranchir en grande partie des problèmes de performance et de stabilité limitant les électrodes actuelles. L’originalité de ce projet repose sur l’approche holistique envisagée, consistant à utiliser une particularité d’une classe émergente de nanocatalyseurs prometteurs : les aérogels métalliques. La structure continue des aérogels permet de redéfinir l’actuelle architecture d’interface au point triple, au profit de phénomènes de transports ioniques et massiques accrus. Doter ces aérogels d’une structure ionomère squelette constituée de nanofibres polymère réalisées par voie d’électrofilage permettra de préserver leur activité catalytique en électrodes réelles. De plus, cette approche permet de s’affranchir de l’emploi de matériaux très sensibles à la corrosion, comme par exemple le noir de carbone classiquement utilisé comme élément de support.
Adapter la fonction de transport (cationique ou anionique) de la matrice polymère ainsi que la nature chimique de l’aérogel permet en principe de s’adresser à n’importe quel système électrochimique. Afin de démontrer cette polyvalence, le projet vise deux objectifs complémentaires : (i) diminuer la quantité de métal noble (iridium) utilisée à l’anode d’électrolyseur en milieu acide et (ii) augmenter les performances à l’anode de pile à combustible alcaline utilisant un catalyseur métallique non noble.