N° 433 octobre 2018

Des enzymes aux catalyseurs bio-inspirés pour les piles à combustible sans métaux nobles

Pagination : 17-22
Rubrique : Recherche et développement
Sous-rubrique : Prix Jeune chercheur 2017 de la division Chimie physique
Mots-clés : Piles à combustible, chimie bioinorganique, métalloenzymes, biomimétisme, nanotubes de carbone.
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Pile à hydrogène sans métaux nobles : un catalyseur bio-inspiré oxyde l’hydrogène à l’anode et l’enzyme bilirubine oxydase réduit l’oxygène à la cathode.

Le principe des piles à hydrogène est basé sur l’utilisation de catalyseurs de platine afin de produire de l’énergie électrique à partir de l’oxydation de l’hydrogène et de la réduction de l’oxygène. La rareté et donc le prix élevé de ce métal noble empêchent le déploiement de cette technologie à grande échelle.

Dans la nature, des métalloenzymes possèdent des sites actifs plurinucléaires à base de centres cuivre, fer et nickel. Ces enzymes possèdent des performances catalytiques intrinsèques proches du platine. Dans ce domaine, la bioélectrochimie s’est en partie consacrée à l’étude de l’immobilisation et de la connexion électrique de ces enzymes aux propriétés électrocatalytiques exceptionnelles sur des nanomatériaux conducteurs.

Par ailleurs, inspirés par les mécanismes enzymatiques d’oxydation de l’hydrogène et de réduction de l’oxygène, de nouveaux catalyseurs moléculaires ont été synthétisés et greffés sur des nanomatériaux. Ces biocatalyseurs et les catalyseurs moléculaires bio-inspirés, à base de métaux non nobles, ont été intégrés dans des piles à hydrogène.