Électrolyse à membrane électrolytique polymère

Résumé

redresse=1.25|vignette| Schéma de principe d'une électrolyse à membrane électrolytique polymère avec cathode (ici en catalyseur platine sur papier carbone ou laine de carbone) et anode (ici en catalyseur iridium sur titane) autour d'une membrane échangeuse de protons (par exemple en Nafion). L’électrolyse à membrane électrolytique polymère est un procédé d'électrolyse de l'eau en hydrogène et oxygène sous l'effet d'un courant continu à travers une membrane échangeuse de protons ; cette membrane permet à la fois d'isoler électriquement les deux électrodes, de séparer physiquement les deux gaz produits et de faire circuler librement les protons depuis l'anode, au contact de l'eau et où est libéré l'oxygène, vers la cathode, où est produit l'hydrogène. On parle parfois d'électrolyse PEM, pour Polymer Electrolyte Membrane ou Proton-Exchange Membrane, les deux termes étant équivalents. Cette technologie a été développée pour résoudre les difficultés posées par l', notamment la perte de ten

Source officielle

https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89lectrolyse_%C3%A0_membrane_%C3%A9lectrolytique_polym%C3%A8re

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Atomic-Step Enriched Ruthenium-Iridium Nanocrystals Anchored Homogeneously on MOF-Derived Support for Efficient and Stable Oxygen Evolution in Acidic and Neutral Media

Junjie Li, Bo Li, Yue Li, Lei Liu, Vasiliki Tileli

Achieving an efficient and stable oxygen evolution reaction (OER) in an acidic or neutral medium is of paramount importance for hydrogen production via proton exchange membrane water electrolysis (PEM-WE). Supported iridium-based nanoparticles (NPs) are the state-of-the-art OER catalysts for PEM-WE, but the nonhomogeneous dispersion of these NPs on the support together with their nonuniform sizes usually leads to catalyst migration and agglomeration under strongly corrosive and oxidative OER conditions, eventually causing the loss of active surface area and/or catalytic species and thereby the degradation of OER performance. Here, we design a catalyst comprising surface atomic-step enriched ruthenium-iridium (RuIr) nanocrystals homogeneously dispersed on a metal organic framework (MOF) derived carbon support (RuIr@CoNC), which shows outstanding catalytic performance for OER with high mass activities of 2041, 970 and 205 A g(RuIr)(-1) at an overpotential of 300 mV and can sustain continuous OER electrolysis up to 40, 45, and 90 h at 10 mA cm(-2) with minimal degradation in 0.5 M H2SO4 (pH = 0.3), 0.05 M H2SO4 (pH = 1), and PBS (pH = 7.2) electrolytes, respectively. Comprehensive experimental studies and density functional theory (DFT) calculations reveal that the good performance of RuIr@CoNC can be attributed, on one hand, to the presence of abundant atomic steps that maximize the exposure of catalytically active sites and lower the limiting potential of the rate-determining step of OER and, on the other hand, to the strong interaction between RuIr nanocrystals and the CoNC support that endows homogeneous dispersion and firm immobilization of RuIr catalysts on CoNC. The RuIr@CoNC catalysts also show outstanding performance in a single-cell PEM electrolyzer, and their large-quantity synthesis is demonstrated.

AMER CHEMICAL SOC2021

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Understanding Degradation Effects of Elevated Temperature Operating Conditions in Polymer Electrolyte Water Electrolyzers

Ayush Agarwal, Mohamed Tarik

2021

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The incessant growth in energy demand has resulted in the deployment of renewable energy generators to reduce the impact of fossil fuel dependence. However, these generators often suffer from intermittency and require energy storage when there is over-generation and the subsequent release of this stored energy at high demand. One such energy storage technology that could provide a solution to improving energy management, as well as offering spinning reserve and grid stability, is the redox flow battery (RFB). One such system is the 200 kW/400 kWh vanadium RFB installed in the energy station at Martigny, Switzerland. This RFB utilises the excess energy from renewable generation to support the energy security of the local community, charge electric vehicle batteries, or to provide the power required to an alkaline electrolyser to produce hydrogen as a fuel for use in fuel cell vehicles. In this article, this vanadium RFB is fully characterised in terms of the system and electrochemical energy efficiency, with the focus being placed on areas of internal energy consumption from the regulatory systems and energy losses from self-discharge/side reactions.

2018

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Atomic-Step Enriched Ruthenium-Iridium Nanocrystals Anchored Homogeneously on MOF-Derived Support for Efficient and Stable Oxygen Evolution in Acidic and Neutral Media

Junjie Li, Bo Li, Yue Li, Lei Liu, Vasiliki Tileli

AMER CHEMICAL SOC2021