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

From enzymes to bio-inspired catalysts for noble-metal-free fuel cells

Le Goff, Alan (Université Grenoble Alpes)

Abstract: Conventional hydrogen fuel cells are based on platinum catalysts in order to efficiently produce electrical energy from hydrogen oxidation and oxygen reduction. The scarcity and correlated high price of this noble metal prevent hydrogen fuel cell to be deployed at a larger scale. In nature, several metalloenzymes possess multinuclear active sites based on copper, iron or nickel centers and they compete with platinum in terms of performances towards both hydrogen oxidation and oxygen reduction. Bioelectrochemistry has been dedicated to the study of the immobilization and wiring of these enzymes on conductive nanomaterials. Besides, inspired by the enzymatic mechanism, novel molecular catalysts have been synthesized and grafted on conductive nanomaterials. Biocatalysts and bio-inspired catalysts have both been integrated in noble-metal-free hydrogen fuel cells.

Résumé: 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.


Mot(s) Clé(s): Piles à combustibles ; Chimie bioinorganique ; Métalloenzymes ; biomimétisme ; nanotubes de carbone ; Fuel cells ; Bioinorganic chemistry ; Metalloenzymes ; Biomimetism ; Carbon nanotubes
Localisation: CNUDST (TUN01)
Code de rangement: SP 1-3

Published in: L'Actualité Chimique: N° 433 (Octobre 2018), p. 17-21

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 Record created 2019-05-27, last modified 2019-07-09


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