En chimie, on ne cesse de faire des découvertes, soit de nouveaux matériaux, soit de nouvelles propriétés de matériaux connus. Le nitrure de zirconium (alias ZrN) semble avoir d'excellentes propriétés utilisables en automobile.
Le nitrure de zirconium (ou zirconium nitride en anglais) a eu les honneurs d'une publication dans "Chemical Science", une revue de la Royal Society of Chemistry de Londres. Heng Liu et Hao Li ont eu l'idée de tester les propriétés oxydantes de cette céramique. Il en ressort que le ZrN est un meilleur candidat pour les piles à combustible par exemple que le platine communément utilisé. Cette étude est la énième d'une série d'études sur ce matériau.
Pour cela, il faut mettre le matériau dans un environnement alcalin. L'équipe de chercheurs a analysé comment les performances sont atteintes et pour ceux que cela intéresse, c'est disponible ici. En gros, le ZrN se retrouve avec une fine couche d'ion hydroxyde (HO*) qui facilite la réduction de l'oxygène. La possibilité de fonctionner sous conditions alcalines est aussi un plus.
Le ZrN serait donc un tr_s bon candidat pour améliorer les piles à combustible à hydrogène. Les PàC sont une piste poussée par certains pour "verdir" la production d'électricité secondaire et stocker de l'énergie sous forme de dihydrogène. Dans la chaîne complète "électricité => H2 => électricité", la pile à combustible ajoute au mauvais rendement global. Toute amélioration sur ce point participera à l'amélioration globale d'un rendement proche de 20% à peine.
Les PàC sont une solution pour l'automobile électrique sans batterie. Quelques véhicules sont disponibles avec une pile à combustible utilisant de l'hydrogène comme la Toyota Mirai, ou plus souvent des utilitaires. La PàC, lourde et consommatrice, serait plus intéressante pour les véhicules lourds comme les camions ou les trains, sans pour autant être révolutionnaires.
Surtout, les PàC coûtent cher, très cher. Les chercheurs essaient donc de trouver des matériaux plus performants que le platine pour la réduction, mais aussi moins onéreux. D'autres candidats comme le Fe3N (nitrure de fer), TiN (nitrure de titane) et HfN (nitrure d'hafnium) semblent avoir de bonnes propriétés.
Pour que le ZrN ou un autre matériau s'impose, il faudra que son prix soit moindre que celui du platine, l'élément réducteur communément utilisé. Actuellement, le platine s'échange aux alentours de 27 € le gramme.
Une nouvelle étude confirme les propriétés intéressantes du nitrure de zirconium (ZrN) dans les réductions de l'oxygène (oxygen reduction reaction). Ce matériau (une céramique) serait donc un candidat idéal pour les piles à combustible à hydrogène. Une possibilité pour avoir de l'électricité plus propre pour les véhicules.
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