L’hydrogène est à la fois un mode de stockage efficace des énergies renouvelables et un vecteur énergétique prometteur. Produit à partir d’eau, son utilisation au sein de piles à combustibles ne génère que de l’eau. Il s’inscrit donc pleinement dans les technologies de la transition énergétique.
Cependant, le développement d’une économie basée sur l’hydrogène comme vecteur énergétique principal nécessite la levée de verrous scientifiques et technologiques majeurs dont le remplacement du platine par des catalyseurs moins coûteux au sein des couches actives des piles à combustible. La solution sera peut-être bio-inspirée. Certains micro-organismes développent en effet un métabolisme centré sur l’hydrogène, grâce aux enzymes hydrogénases à base de fer ou de nickel. L’équipe de Vincent Artero au sein du laboratoire Chimie et Biologie des Métaux avait déjà montré en 2009 que la combinaison d’une approche bio-inspirée avec les outils de la nano-chimie pouvait permettre d’élaborer des matériaux d’électrodes actifs pour l’oxydation de l’hydrogène et compatible avec la technologie des piles à combustibles à membranes échangeuses de proton (
Proton Exchange Membrane, PEM, tel le Nafion
®). Cette même équipe, en collaboration avec une équipe du Liten (Laboratoire d’innovation pour les technologies des énergies nouvelles et les nano-matériaux) et des chercheurs de Direction des Sciences de la Matière du CEA, vient de faire la démonstration de l’intégration de ce matériau bio-inspiré dans une pile à combustible fonctionnelle.
L’utilisation d’un catalyseur de réduction de l’oxygène à base de cobalt a ainsi permis de décrire la première pile à combustible PEM sans métaux nobles.
Ces travaux se poursuivent dans le cadre du projet Européen NanoCAT (Développement de catalyseurs de pointe pour applications automobiles PEMFC), de l’ANR Caroucell (Nanostructuration des anode et cathode pour une biopile à combustible H2/O2) et du LaBex ARCANE pour augmenter la densité de puissance fournie par ces dispositifs.
Le LaBex ARCANE « Grenoble, une chimie biomotivée » développe l’interface chimie/biologie sur l’agglomération grenobloise en mettant en synergie les moyens des équipes du Campus de Saint Martin-d’Hères (CERMAV, DPM et DCM) et du campus GIANT (iRTSV, INaC, DTBS), soit plus de 450 personnes. Deux axes de recherche sont privilégiés : la chimie bio-inspirée et la chimie bio-motivée. Le laboratoire CBM de notre institut participe activement au pilotage et à la politique scientifique du LabEx ARCANE, avec la présence de Vincent Artero en temps que Président et de trois chercheurs du laboratoire Chimie et Biologie des métaux au comité scientifique.