Catalyseurs à base de fer pour la réduction de l'oxygène en pile à combustible à membrane électrolyte polymère

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Une pile à combustible à électrolyte polymère est un générateur électrochimique propre et efficace de puissance électrique. En pile à combustible, il est indispensable d'utiliser des catalyseurs afin d'accélérer la vitesse des réactions électrochimiques aux électrodes. Jusqu'à présent, tous les prototypes de piles à combustible ont utilisé des catalyseurs à base de platine. Cependant, dans le contexte d'une économie forte, le platine ne sera jamais bon marché, ce qui compromettre le déploiement à grande échelle de ces sources de puissance électrique. Dans une pile à combustible, on retrouve jusqu'à dix fois plus de platine à la cathode qu'à l'anode. La cathode est l'électrode qui réduit l'oxygène de l'air en eau. Notre groupe a démontré qu'il était possible de réduire l'oxygène en pile en utilisant à la cathode un catalyseur très actif à base de fer (Fe/N/C), obtenu par pyrolyse, et qui déploie par élément de pile à 0.6V une puissance comparable à celle du platine. Après avoir résolu le problème de l'activité et celui de la puissance des catalyseurs non nobles, il ne nous reste plus qu'à résoudre le dernier problème concernant ces catalyseurs : leur manque de stabilité à long terme. C'est le problème qui fait l'objet de la présente demande I2I dans laquelle nous voulons analyser par spectroscopie Mossbauer une série de catalyseurs de type Fe/N/C obtenus par divers procédés de synthèse et déterminer quelles sont les espèces de fer que l'on y retrouve. Les mêmes catalyseurs étant aussi caractérisés en pile pour leur stabilité et leur activité, notre stratégie est d'établir une corrélation entre les espèces de fer détectées en Mossbauer et le caractère plus ou moins stable du catalyseur afin de déterminer quelles sont les sites catalytiques les plus stables et les plus actifs. Il sera aisé ensuite d'obtenir un catalyseur stable et actif en augmentant le nombre de sites. Ce projet I2I 2b est effectué en collaboration avec l'entreprise Canetique Electrocatalysis Inc.