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Vers la création d’une super cathode

Par - Source: MIT | B 10 commentaires

Des chercheurs de MIT ont découvert qu’une couche de 20 nanomètres d’épaisseur d’un cristal pérovskite posée sur un cristal de zircone permettait de créer une cathode améliorant le rendement des piles à combustible.

Une couche mince de cobalt, lanthane et strontium

Dans de nombreux cas, la couche mince d’un matériau, qui n’a souvent que quelques molécules d’épaisseur, a des propriétés différentes de celles démontrées par la même matière, mais utilisée en bien plus grande quantité. C’est exactement ce qui s’est passé pour les scientifiques américains.

En l’occurrence, le matériau composé de cobalt, lanthane et strontium travaille à des températures moins élevées que les électrodes d'une pile à combustible à oxyde solide (800 °C pour ces dernières et 500 °C pour ce pérovskite), ce qui permet de ralentir le phénomène de dégradation des composants utilisés, rallongeant ainsi la durée de vie de l’ensemble. De plus, elle est moins cher à fabriquer que les cathodes traditionnelles utilisées dans ce genre de cellule qui font souvent appel à du platine.

Vers une meilleure compréhension des piles à combustible

Ces résultats sont d’autant plus surprenants que les premières recherches sur le sujet ont révélé que les couches minces de pérovskite avaient un rendement inférieur aux couches épaisses et n’étaient donc pas adaptées à ce genre d’utilisation. Pour rappel, une structure pérovskite est un cristal similaire au titane de calcium, c’est-à-dire qu’il s’agit d’un oxyde disposant de deux atomes distincts combinés à trois atomes d’oxygène (SrTiO3 ou BaTiO3 par exemple).

Dans une pile à combustible, un combustible tel que l’hydrogène ou le méthanol, va réagir avec un catalyseur pour chimiquement relâcher de l’énergie. Concrètement, cela permet d’éviter les dégagements de gaz ou autres agents polluants et de recharger la batterie plus facilement puisqu’il suffit de verser du combustible. Le grand défi des chercheurs est de fabriquer une cathode capable de produire rapidement de l’oxygène. Or, les universitaires de MIT ont réussi à mieux étudier les réactions qui ont lieu avec la surface des matériaux en action et ils ont ainsi pu créer une cathode avec un meilleur rendement. Ils ont maintenant la lourde tâche d’essayer d’utiliser d’autres familles de composés chimiques afin de trouver la cathode optimale et le catalyseur qui offrira la plus grande stabilité.

Ces travaux ont une portée qui touche d’abord les centrales électriques et les cellules générant une énergie conséquente. Néanmoins, ils sont importants pour la compréhension des piles à combustible que beaucoup espèrent voir remplacer les cellules lithium-ion de nos ordinateurs.

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  • Serious Gilles , 25 juin 2010 06:25
    L'image ça fait un peu un jeu style Xbox Live Arcade. :D 
  • zedzorander , 25 juin 2010 08:16
    Saloperie de geek :o  :D 
  • dark-sorrow , 25 juin 2010 12:33
    Citation :
    va réagir avec un catalyseur


    Depuis quand un catalyseur est un réactif ? Faut qu'on m'explique là ^^
  • Afficher les 10 commentaires.
  • x-alt , 25 juin 2010 13:45
    Citation :
    un cristal pérovskite posée sur un cristal de zircone

    Citation :
    une structure pérovskite est un cristal similaire au titane de calcium

    C'est un gag ?

    @dark-sorrow
    "va réagir au contact d'un catalyseur" si tu préfères, ça change pas grand chose

  • dark-sorrow , 25 juin 2010 13:54
    Ah d'accord, la réaction étant tellement lente naturellement, on peut dire qu'elle n'a lieu qu'en présence de catalyseur, ok !
  • Nulenlatin , 25 juin 2010 14:31
    dark-sorrowDepuis quand un catalyseur est un réactif ? Faut qu'on m'explique là ^^

    D'après mon prof de physique de terminale (qui était agrégé je précise mais tout le monde peut se tromper), un catalyseur réagit effectivement avec le produit en question, mais il est régénéré juste après.
  • dark-sorrow , 25 juin 2010 16:34
    Oula ! D'après mon prof de physique de Terminale, un catalyseur ne réagit absolument pas mais permet au réactif de réagir plus rapidement, tout simplement !
  • gento_koken , 25 juin 2010 17:42
    Pareil dans mes cours de Biochimie, un catalyseur à pour but d'accélérer une réaction et elle ne participe en aucun dans la réaction ! Exemple pour réaction d'estérification on utilise un proton (ou acide) !
  • Anonyme , 25 juin 2010 17:58
    Le catalyseur augmente la vitesse de réaction en introduisant de nouveaux chemins de réaction (mécanisme), et en abaissant son énergie d'activation, ou énergie libre de Gibbs d'activation. Ce faisant il permet d'augmenter la vitesse, ou d'abaisser la température de la réaction. Le catalyseur ne modifie pas l'énergie libre de Gibbs totale de la réaction qui est une fonction d'état du système et n'a donc aucun effet sur la constante d'équilibre.
  • dark-sorrow , 26 juin 2010 00:46
    C'est cela que mon prof de physique chimie de cette année de Terminale S nous a expliqué, un catalyseur accélère la réaction en introduisant des chemins pour les réactifs plus rapides. Et effectivement ça ne touche pas au quotient de réaction vu que seul les réactifs et les produits interviennent dans le Qr !