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Jul 31, 2023

L'équipe de la TU Freiberg développe un processus de recyclage des métaux précieux provenant des électrolyseurs

Crispin Mokry l'hydrogène issu de l'électrolyse avec des énergies renouvelables est considéré comme un élément clé de la transition énergétique. Grâce à des catalyseurs, l’eau est divisée en ses composants hydrogène et oxygène.

Crispin mouillé

l’hydrogène issu de l’électrolyse avec des énergies renouvelables est considéré comme un élément clé de la transition énergétique. Grâce à des catalyseurs, l’eau est divisée en ses composants hydrogène et oxygène. La réaction électrochimique nécessite comme catalyseurs des métaux précieux tels que le platine, l'iridium ou le ruthénium. La manière d'améliorer le recyclage de ces métaux a été étudiée pendant trois ans par un projet de recherche européen avec la participation de la TU Bergakademie Freiberg.

"Étant donné que les métaux précieux coûteux contenus dans les cellules d'électrolyse ne peuvent pas encore être complètement remplacés par d'autres matériaux tout aussi efficaces, le défi est de les récupérer sans perte. Et ce, idéalement avec un traitement respectueux de l'environnement", explique le chef de projet, le professeur Alexandros Charitos de la TU Freiberg. Traitement plus respectueux de l'environnement des matériaux catalytiques en fin de vie L'équipe s'est concentrée sur les méthodes de recyclage dites hydrométallurgiques. Il s'agit de transférer le matériau catalyseur dans une solution aqueuse puis de le récupérer sous forme de sel ou de métal sous une forme solide aussi pure que possible. "La récupération des différentes couches de catalyseur à partir de métaux précieux, le cœur de l'électrolyseur à membrane échangeuse de protons (électrolyseur PEM), a jusqu'à présent nécessité une étape de processus énergivore et potentiellement nocive pour l'environnement. "Dans le projet Recycalyse, nous poursuivons une processus de recyclage dans lequel les couches de catalyseur sont séparées de la membrane contenant du fluor", explique le Dr Lesia Sandig-Predzymirska. Les métaux précieux contenus dans les couches de catalyseur préconcentrées peuvent ensuite être recyclés avec des agents de lixiviation plus doux et plus respectueux de l'environnement. "Ceci produit des matières premières qui peuvent être utilisées directement pour la production de nouveaux électrocatalyseurs pour boucler le cycle des matériaux", explique le chercheur.

Un catalyseur nouvellement développé à base d'iridium et de ruthénium s'est avéré le plus efficace pour la réaction de dégagement d'oxygène du côté anodique de la cellule. Un oxyde d’étain dopé à l’antimoine servait de matériau de support pour les métaux à la place du carbone. « Nous avons développé et breveté un procédé hydrométallurgique utilisant des produits chimiques à faible coût pour récupérer efficacement les complexes de ruthénium qui sont précieux pour l'industrie », explique la Dre Lesia Sandig-Predzymirska. Les complexes de ruthénium ne sont pas seulement utilisés dans l'industrie chimique pour la production de catalyseurs, mais sont également utilisés dans de nombreux autres domaines tels que l'industrie électronique, la médecine, la biologie, les nanosciences et la production de cellules solaires. Grâce à un nouveau processus de séparation des ions métalliques individuels, l'équipe a réussi à récupérer plus de 90 % des métaux précieux contenus.

Le stockage de l’hydrogène issu de l’électrolyse de l’eau étant un élément important de la transition énergétique, les matériaux d’électrodes font actuellement l’objet de recherches. Outre l'efficacité et la disponibilité des matériaux, le projet « Recycalyse » s'intéresse particulièrement à leur recyclabilité dans le sens de l'économie circulaire. Il est dirigé par l'Institut technologique danois et soutenu par neuf autres partenaires (TU Bergakademie Freiberg, Fraunhofer ICT, Sustainable Innovations, TWI, Blue World Technologies, Université de Berne, Prüfrex, HyCentA Research GmbH et Accurec). Jusqu'à fin septembre 2023, « Recycalyse » bénéficiera d'un soutien total de 5,5 millions d'euros du programme de recherche et d'innovation Horizon 2020 de l'Union européenne au titre de la convention de subvention n°861960.

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