Optimiser les électrolytes des piles à hydrogène

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 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).


Cela n'a échappé à personne: la voiture électrique actuelle coûte cher et la voiture à pile à combustible coûte encore plus cher. La réduction de ce prix passe par l'amélioration du rapport prix/performance de la pile à hydrogène dont l'électrolyte solide, matière où transitent les ions hydrogènes (aussi appelée échangeur de proton), est un composant important. Et justement, deux groupes de recherche, 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 poreux hybride 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 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, un acide 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. 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.

Références publication:
Sujing Wang, Mohammad Wahiduzzaman, Louisa Davis, Antoine Tissot, William Shepard, Jérôme Marrot, Charlotte Martineau-Corcos, Djemel Hamdane, Guillaume Maurin, Sabine Devautour-Vinot, Christian Serre
A Robust Zirconium Amino Acid Metal-Organic Framework for Proton Conduction
Nature Communications – Novembre 2018
DOI: 10.1038/s41467-018-07414-4

Contacts chercheurs:
- Christian Serre, IMAP FRE2000, ENS Paris, ESPCI Paris, PSL Université, CNRS
- Sabine Devautour-Vinot, ICGM UMR5253, Université de Montpellier, ENSCM