R.E.News future Technology-Hydrogen Catalyst Breakthrough Could Power Heavy-Duty Fuel-Cell Vehicles

 02/10/25-FR-English-NL-footer

Une percée catalytique qui pourrait propulser les poids lourds à hydrogène

Image-R.E.News©

Dans les laboratoires du Brookhaven National Laboratory, au cœur du Département de l’Énergie des États-Unis, une découverte pourrait changer le destin du transport lourd. Des chercheurs viennent de mettre au point une nouvelle recette de catalyseurs — ces minuscules acteurs invisibles au cœur des piles à combustible — qui promet de rendre l’hydrogène viable pour les camions et autobus de demain.

L’étude, publiée dans Nature Communications, ne parle pas simplement de chimie. Elle parle de routes plus propres, de moteurs sans diesel, et d’un futur où la logistique mondiale pourrait rouler sans carbone.

L’hydrogène, promesse en attente de concrétisation

Depuis des années, les piles à hydrogène font rêver : un moteur qui ne rejette que de l’eau, une autonomie qui rivalise avec celle du diesel, un plein rapide. Mais la réalité a souvent freiné l’enthousiasme, surtout pour le transport lourd. Car si une voiture de tourisme peut tolérer certaines limites, un poids lourd parcourant des milliers de kilomètres exige robustesse et endurance.

Et c’est là que tout se joue : au cœur de la pile, le catalyseur. « C’est lui qui rend la réaction possible, encore et encore, sous des conditions extrêmes », explique Kotaro Sasaki, chimiste à Brookhaven et l’un des architectes de cette percée. Problème : jusqu’ici, les catalyseurs traditionnels cédaient trop vite à la chaleur, à l’acidité, à l’usure.

Une alchimie de cinq métaux

Pour briser ce plafond, l’équipe de Brookhaven a inventé une matière hors norme : un catalyseur dopé à l’azote, composé de cinq métaux soigneusement équilibrés — platine, cobalt, nickel, fer et cuivre.

Cette combinaison donne naissance à une structure appelée intermétallique à haute entropie. Contrairement aux alliages classiques, elle organise les atomes comme les pièces d’un puzzle d’une stabilité étonnante. Mieux encore : sous le regard de l’accélérateur synchrotron NSLS-II, les chercheurs ont observé de minuscules « déformations sub-angstrom », des déplacements d’atomes plus petits qu’un milliardième de mètre. Ces détails invisibles à l’œil nu se traduisent par une performance et une durabilité inédites.

Des performances qui pulvérisent les records

Soumis à l’équivalent de 90 000 cycles de fonctionnement — soit environ 25 000 heures d’utilisation continue — le catalyseur n’a pas flanché. En langage routier, cela représente des années de service intensif pour un camion, sans perte significative d’efficacité.

« Nous avons démontré une voie réaliste pour alimenter les poids lourds et les bus de demain », souligne Xueru Zhao, co-auteure de l’étude. « Ce n’est pas seulement une percée scientifique, c’est une réponse directe aux besoins du marché. »

Quand la science se met au service de la route

Derrière ce succès se cache une vaste collaboration : chimistes, physiciens des matériaux, experts en nanostructures et spécialistes de l’imagerie ont uni leurs forces. Grâce aux faisceaux de rayons X ultraprécis du NSLS-II et aux analyses du Center for Functional Nanomaterials, ils ont pu observer, presque en direct, ce qui se passe dans les profondeurs atomiques du catalyseur.

C’est ce maillage de disciplines qui fait la force de Brookhaven. « C’est un parfait exemple de la manière dont la recherche fondamentale peut se traduire en impact concret », insiste Zhao.

Une vague mondiale en préparation

L’enjeu dépasse largement le cadre scientifique. D’ici 2030, le Hydrogen Council estime que plus de 500 milliards de dollars seront investis dans des projets liés à l’hydrogène. Déjà, des bus fonctionnant à l’hydrogène circulent dans les rues européennes, et le Japon ou la Corée du Sud testent leurs premiers poids lourds à hydrogène.

Face aux limites du tout-électrique à batterie pour le transport longue distance, l’hydrogène s’impose : recharge rapide, autonomie étendue, poids réduit. Mais il manquait un ingrédient clé pour passer à l’échelle industrielle : un catalyseur capable de tenir la distance. Désormais, ce verrou semble prêt à sauter.

Le futur s’écrit maintenant

Les regards de l’industrie se tournent déjà vers Brookhaven. Daimler, Volvo, Toyota et d’autres constructeurs testent leurs propres flottes à hydrogène. Avec le soutien de politiques publiques comme l’Inflation Reduction Act aux États-Unis, la route vers la décarbonation du transport lourd s’accélère.

Et dans ce futur qui s’annonce, la découverte de Brookhaven pourrait bien devenir la pierre angulaire d’une révolution énergétique : des camions et bus alimentés par l’hydrogène, roulant des millions de kilomètres sans émettre autre chose que de la vapeur d’eau.

Le message est clair : investir dans des technologies hydrogène robustes n’est plus une option, c’est une nécessité. Et ce nouveau catalyseur pourrait bien être l’étincelle qui allume le moteur du changement.
NJC.© Info Nature Communications  Brookhaven chemist  National Synchrotron Light Source II  Condensed Matter Physics and Materials Science Department

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

 02/10/25-English

A catalytic breakthrough that could power hydrogen-powered heavy-duty trucks

Image-R.E.News©

In the Brookhaven National Laboratory, at the heart of the U.S. Department of Energy, a discovery could change the fate of heavy-duty transportation. Researchers have just developed a new recipe for catalysts—those tiny, invisible components at the heart of fuel cells—that promises to make hydrogen viable for the trucks and buses of tomorrow.

The study, published in Nature Communications, isn't just about chemistry. It's about cleaner roads, diesel-free engines, and a future where global logistics could run carbon-free.

Hydrogen: A promise awaiting realization

For years, hydrogen fuel cells have been the stuff of dreams: an engine that emits only water, a range that rivals that of diesel, and a rapid refueling. But reality has often dampened enthusiasm, especially for heavy-duty transportation. Because while a passenger car can tolerate certain limits, a heavy goods vehicle traveling thousands of kilometers requires robustness and endurance.

And that's where it all comes down to: at the heart of the fuel cell, the catalyst. "It's what makes the reaction possible, again and again, under extreme conditions," explains Kotaro Sasaki, a chemist at Brookhaven and one of the architects of this breakthrough. The problem: until now, traditional catalysts gave way too quickly to heat, acidity, and wear.

An Alchemy of Five Metals

To break through this barrier, the Brookhaven team invented an extraordinary material: a nitrogen-doped catalyst composed of five carefully balanced metals—platinum, cobalt, nickel, iron, and copper.

This combination gives rise to a structure called high-entropy intermetallic. Unlike conventional alloys, it organizes atoms like puzzle pieces with astonishing stability. Better still, under the gaze of the NSLS-II synchrotron accelerator, the researchers observed tiny "sub-angstrom deformations"—atomic displacements smaller than a billionth of a meter. These details, invisible to the naked eye, translate into unprecedented performance and durability.

Record-breaking performance

Subjected to the equivalent of 90,000 operating cycles—or approximately 25,000 hours of continuous use—the catalyst did not fail. In road-going terms, that's years of intensive service for a truck, without any significant loss of efficiency.

"We have demonstrated a realistic path to powering the heavy-duty trucks and buses of tomorrow," emphasizes Xueru Zhao, co-author of the study. "This is not only a scientific breakthrough, it's a direct response to market needs." »

When science serves the road

Behind this success lies a vast collaboration: chemists, materials physicists, nanostructure experts, and imaging specialists joined forces. Thanks to the ultra-precise X-ray beams of the NSLS-II and analyses from the Center for Functional Nanomaterials, they were able to observe, almost live, what is happening in the atomic depths of the catalyst.

It is this network of disciplines that makes Brookhaven so strong. "It's a perfect example of how basic research can translate into concrete impact," insists Zhao.

A global wave in the making

The challenge goes far beyond science. By 2030, the Hydrogen Council estimates that more than $500 billion will be invested in hydrogen-related projects. Already, hydrogen-powered buses are traveling on European streets, and Japan and South Korea are testing their first hydrogen-powered heavy-duty trucks.

Faced with the limitations of all-electric battery technology for long-distance transportation, hydrogen is emerging as a viable alternative: fast charging, extended range, and reduced weight. But a key ingredient was missing to scale up to industrial scale: a catalyst capable of going the distance. Now, this barrier seems ready to be broken.

The future is being written now

The industry's eyes are already turning to Brookhaven. Daimler, Volvo, Toyota, and other manufacturers are testing their own hydrogen fleets. With the support of public policies like the Inflation Reduction Act in the United States, the road to decarbonizing heavy-duty transportation is accelerating.

And in this emerging future, Brookhaven's discovery could well become the cornerstone of an energy revolution: trucks and buses powered by hydrogen, traveling millions of kilometers without emitting anything but water vapor.

The message is clear: investing in robust hydrogen technologies is no longer an option, it's a necessity. And this new catalyst could well be the spark that ignites the engine of change.
NJC.© Info Nature Communications  Brookhaven chemist  National Synchrotron Light Source II  Condensed Matter Physics and Materials Science Department

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

 02/10/25-NL

Een katalytische doorbraak die waterstofaangedreven zware vrachtwagens zou kunnen aandrijven

Image-R.E.News©

In het Brookhaven National Laboratory, het hart van het Amerikaanse ministerie van Energie, zou een ontdekking het lot van zwaar transport kunnen veranderen. Onderzoekers hebben zojuist een nieuw recept voor katalysatoren ontwikkeld – die kleine, onzichtbare componenten in het hart van brandstofcellen – dat waterstof levensvatbaar belooft te maken voor de vrachtwagens en bussen van morgen.

De studie, gepubliceerd in Nature Communications, gaat niet alleen over chemie. Het gaat over schonere wegen, dieselvrije motoren en een toekomst waarin wereldwijde logistiek koolstofvrij kan verlopen.

Waterstof: Een belofte die wacht op verwezenlijking

Jarenlang waren waterstofbrandstofcellen een droom: een motor die alleen water uitstoot, een actieradius die die van diesel evenaart en snel tanken. Maar de realiteit heeft het enthousiasme vaak getemperd, vooral voor zwaar transport. Want hoewel een personenauto bepaalde grenzen aankan, vereist een zwaar vrachtvoertuig dat duizenden kilometers aflegt robuustheid en uithoudingsvermogen.

En daar komt het allemaal op neer: in het hart van de brandstofcel, de katalysator. "Die maakt de reactie steeds weer mogelijk, onder extreme omstandigheden", legt Kotaro Sasaki uit, chemicus bij Brookhaven en een van de architecten van deze doorbraak. Het probleem: tot nu toe gaven traditionele katalysatoren te snel toe aan hitte, zuur en slijtage.

Een alchemie van vijf metalen

Om deze barrière te doorbreken, ontwikkelde het Brookhaven-team een ​​buitengewoon materiaal: een stikstofgedoteerde katalysator, samengesteld uit vijf zorgvuldig gebalanceerde metalen: platina, kobalt, nikkel, ijzer en koper.

Deze combinatie resulteert in een structuur die hoogentropische intermetallische structuur wordt genoemd. In tegenstelling tot conventionele legeringen ordent het atomen als puzzelstukjes met verbluffende stabiliteit. Sterker nog, onder het toeziend oog van de NSLS-II synchrotronversneller observeerden de onderzoekers minuscule "sub-Ångström-vervormingen" – atomaire verplaatsingen kleiner dan een miljardste van een meter. Deze details, onzichtbaar voor het blote oog, vertalen zich in ongekende prestaties en duurzaamheid.

Recordprestaties

Onderworpen aan het equivalent van 90.000 bedrijfscycli – oftewel ongeveer 25.000 uur continu gebruik – faalde de katalysator niet. In termen van weggebruik betekent dat jarenlang intensief gebruik voor een vrachtwagen, zonder significant verlies aan efficiëntie.

"We hebben een realistisch pad aangetoond voor de aandrijving van de zware vrachtwagens en bussen van morgen", benadrukt Xueru Zhao, co-auteur van de studie. "Dit is niet alleen een wetenschappelijke doorbraak, het is ook een direct antwoord op de marktbehoeften." »

Wanneer wetenschap de weg dient

Achter dit succes ligt een uitgebreide samenwerking: chemici, materiaalfysici, nanostructuurexperts en beeldvormingsspecialisten bundelden hun krachten. Dankzij de ultraprecieze röntgenstralen van de NSLS-II en analyses van het Center for Functional Nanomaterials konden ze bijna live observeren wat er in de atomaire diepten van de katalysator gebeurt.

Het is dit netwerk van disciplines dat Brookhaven zo sterk maakt. "Het is een perfect voorbeeld van hoe fundamenteel onderzoek concrete impact kan opleveren", benadrukt Zhao.

Een wereldwijde golf in de maak

De uitdaging reikt veel verder dan wetenschap. De Hydrogen Council schat dat er tegen 2030 meer dan 500 miljard dollar zal worden geïnvesteerd in waterstofgerelateerde projecten. Waterstofbussen rijden al door de Europese wegen en Japan en Zuid-Korea testen hun eerste waterstofaangedreven vrachtwagens.

Geconfronteerd met de beperkingen van volledig elektrische batterijtechnologie voor langeafstandsvervoer, komt waterstof naar voren als een haalbaar alternatief: snelladen, een grotere actieradius en een lager gewicht. Maar een belangrijk ingrediënt ontbrak om op te schalen naar industriële schaal: een katalysator die de afstand aankan. Nu lijkt deze barrière te zijn doorbroken.

De toekomst wordt nu geschreven

De blik van de industrie is al gericht op Brookhaven. Daimler, Volvo, Toyota en andere fabrikanten testen hun eigen waterstofvloten. Met de steun van overheidsbeleid zoals de Inflation Reduction Act in de Verenigde Staten, versnelt de weg naar het koolstofvrij maken van zwaar transport.

En in deze opkomende toekomst zou Brookhavens ontdekking wel eens de hoeksteen kunnen worden van een energierevolutie: vrachtwagens en bussen aangedreven door waterstof, die miljoenen kilometers afleggen zonder iets anders uit te stoten dan waterdamp.

De boodschap is duidelijk: investeren in robuuste waterstoftechnologieën is niet langer een optie, maar een noodzaak. En deze nieuwe katalysator zou wel eens de vonk kunnen zijn die de motor van verandering aanwakkert.
NJC.© Info Nature Communications  Brookhaven chemist  National Synchrotron Light Source II  Condensed Matter Physics and Materials Science Department

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------