Résumé
Le platine (Pt) est un métal rare, dont les gisements sont principalement situés en Afrique du Sud, ce qui pose des contraintes d’approvisionnement géopolitiques. De plus l’extraction et le traitement du minerai de Pt sont énergivores. Même s’il peut être recyclé, une électrocatalyse de réduction de dioxygène (ORR) par des métaux plus abondants est donc nécessaire pour déployer la technologie pile à combustible à membrane échangeuse de protons (PEMFC) à grande échelle. Dans le cadre du projet ANR ANIMA, nous souhaitions améliorer l’activité électrocatalytique de matériaux « fer – azote - carbone (Fe-N-C) », comprendre leurs mécanismes de dégradation et proposer des stratégies d’atténuation de ces mêmes dégradations. Nous avons synthétisé et pyrolysé des aérogels Fe-N-C micro et mésoporeux (pour établir un équilibre entre nombre de sites actifs et leur accessibilité), [1] les avons caractérisés et avons évalué leur performance en électrode à disque tournant (EDT) et en assemblage membrane-électrodes 5 cm2. Leur activité ORR est comparable à celle du catalyseur de référence en EDT mais supérieure en monocellule [1]. Les tests de dégradation accélérée réalisés ont mis en évidence le rôle des radicaux libres produits lors de l’ORR sur la stabilité des matériaux catalytiques [2-4]. En modifiant la surface d’aérogels ou d’autres matériaux Fe-N-C avec des traces de Pt (< 1 at. %), nous avons stabilisé leur performance et relié cette stabilisation à celle des sites atomiquement dispersés de Fe par mesure operando de spectrométrie de masse à plasma à couplage inductif et post mortem de spectroscopie Mössbauer du 57Fe.