Des chercheurs ont créé un catalyseur à partir de lignine, un sous-produit de la production de papier, qui améliore la génération d'hydrogène propre par électrolyse de l'eau. Le matériau présente un surpotentiel faible et une grande stabilité, offrant une alternative durable aux métaux précieux coûteux. Cette avancée pourrait rendre la production d'hydrogène à grande échelle plus économique et respectueuse de l'environnement.
Des scientifiques d'institutions comme la Guangdong University of Technology ont transformé la lignine, un déchet abondant des industries du papier et de la bioraffinage, en un catalyseur haute performance pour la production d'hydrogène. En intégrant des nanoparticules d'oxyde de nickel et d'oxyde de fer dans des fibres de carbone dérivées de la lignine, l'équipe a développé une structure qui excelle dans la réaction d'évolution de l'oxygène, une étape clé de l'électrolyse de l'eau.
Le procédé implique l'électrofilage et un traitement thermique pour convertir la lignine en fibres de carbone dopées à l'azote, qui offrent conductivité, grande surface spécifique et stabilité. Ces fibres soutiennent les oxydes métalliques, formant une hétérojonction à l'échelle nanométrique qui facilite la liaison et la libération efficaces des molécules intermédiaires. Ce design empêche l'agglomération des particules, un problème courant dans les catalyseurs à métaux de base, et améliore le transport des électrons.
Les tests ont révélé que le catalyseur, dénommé NiO/Fe3O4@LCFs, atteint un surpotentiel de 250 mV à 10 mA cm² et maintient sa stabilité pendant plus de 50 heures à des densités de courant élevées. Il surpasse les catalyseurs à métal unique, avec une pente Tafel de 138 mV par décade indiquant une cinétique rapide. La spectroscopie Raman in situ et les calculs de théorie de la fonctionnelle de densité ont confirmé le rôle de l'interface dans la conduite de la réaction.
«L'évolution de l'oxygène est l'une des plus grandes barrières à la production efficace d'hydrogène», a déclaré Yanlin Qin, auteur correspondant. «Notre travail montre qu'un catalyseur issu de la lignine... peut offrir une activité élevée et une durabilité exceptionnelle."
L'approche exploite la lignine abondante à l'échelle mondiale, évitant le recours à des métaux rares. «Notre objectif était de développer un catalyseur qui non seulement performe bien mais est évolutif et ancré dans des matériaux durables», a ajouté le co-auteur Xueqing Qiu. Cela pourrait s'étendre à d'autres combinaisons de métaux et réactions, soutenant des objectifs plus larges d'énergie propre. Les résultats paraissent dans Biochar X le 27 novembre 2025.
