Les MOF, une solution pour booster l’efficacité des piles à hydrogène

Une équipe de chercheurs coréens a réalisé une avancée significative dans l’amélioration de l’efficacité des piles à combustible à hydrogène, qui suscitent un intérêt croissant en tant que sources d’énergie écologiques de nouvelle génération.

Dirigée par le professeur Myoung Soo Lah du département de chimie de l’UNIST, l’équipe a réussi à développer des matériaux d’électrolyte solide en utilisant des structures métal-organiques (MOF).

Les MOF, une alternative prometteuse

Les MOF sont des matériaux composés de grappes métalliques interconnectées par des ligands organiques pour former une structure poreuse. Avec d’excellentes propriétés de stabilité chimique et thermique, les MOF ont récemment suscité un intérêt considérable pour une utilisation dans les applications de piles à combustible.

De plus, lorsqu’ils sont générés, les MOF possèdent des pores de tailles variées qui peuvent être utilisés pour développer des matériaux avec une haute conductivité des ions hydrogène en introduisant des molécules invitées à travers ces canaux.

Une approche innovante pour améliorer la conductivité des ions hydrogène

Dans cette étude menée par l’équipe de recherche de l’UNIST dirigée par le professeur Myoung Soo Lah, l’acide sulfamique zwitterionique – une substance ionique ampholyte de faible acidité possédant à la fois des charges positives et négatives – a été introduit en tant que molécules invitées dans deux types de MOF, à savoir MOF-808 et MIL-101.

L’acide sulfamique, une molécule invitée avec des capacités exceptionnelles de liaison à l’hydrogène sous diverses formes, fonctionne efficacement comme un support pour le transfert des ions hydrogène. En augmentant la quantité d’acide sulfamique à l’intérieur des pores des MOF, l’équipe a réussi à développer des matériaux démontrant une conductivité élevée des ions hydrogène (atteignant des niveaux de 10-1 Scm-1 ou plus).

Impact sur les piles à combustible à hydrogène

Les résultats de la recherche sont très prometteurs pour améliorer l’efficacité et les performances des piles à combustible à hydrogène grâce à l’utilisation de structures métal-organiques. Cette avancée contribue à accélérer les progrès vers des solutions énergétiques durables en accord avec les efforts mondiaux de décarbonation.

En synthèse

Cette étude représente une avancée majeure dans le domaine des piles à combustible à hydrogène, avec le développement de matériaux d’électrolyte solide à base de MOF. Cette approche innovante améliore considérablement la conductivité des ions hydrogène et pourrait contribuer à accélérer la transition vers des sources d’énergie plus durables et respectueuses de l’environnement.

Pour une meilleure compréhension

Qu’est-ce qu’une structure métal-organique (MOF) ?

Les MOF sont des matériaux composés de grappes métalliques interconnectées par des ligands organiques pour former une structure poreuse. Ils présentent d’excellentes propriétés de stabilité chimique et thermique.

Comment les MOF améliorent-ils la conductivité des ions hydrogène ?

Les MOF possèdent des pores de tailles variées qui peuvent être utilisés pour développer des matériaux avec une haute conductivité des ions hydrogène en introduisant des molécules invitées à travers ces canaux.

Quel est l’impact de cette recherche sur les piles à combustible à hydrogène ?

Les résultats de la recherche sont très prometteurs pour améliorer l’efficacité et les performances des piles à combustible à hydrogène grâce à l’utilisation de structures métal-organiques.

Quelle est la contribution de cette avancée aux efforts mondiaux de décarbonation ?

Cette avancée contribue à accélérer les progrès vers des solutions énergétiques durables en accord avec les efforts mondiaux de décarbonation.

Références : Dr. Amitosh Sharma, Dr. Jaewoong Lim, Seonghwan Lee, et al., “Superprotonic Conductivity of MOFs Confining Zwitterionic Sulfamic Acid as Proton Source and Conducting Medium,” Angew. Chem. Int. Ed., (2023).