Préparation assistée par plasma d’électrodes bipolaires de grande capacité pour la production d’hydrogène par électrolyse de l’eau en deux étapes. Crédit : Chen Changlun
Une équipe de recherche dirigée par le professeur Chen Changlun des Instituts des sciences physiques de Hefei de l’Académie chinoise des sciences, en collaboration avec des collaborateurs, a développé des électrodes bipolaires avancées en hydroxyde de nickel dopé au cobalt et des catalyseurs en métaux non nobles, qui ont considérablement amélioré l’efficacité et la stabilité de l’électrolyse de l’eau en deux étapes pour la production d’hydrogène.
Les résultats ont été publiés dans le Journal de génie chimique et le Journal des sciences des colloïdes et des interfaces.
Les électrolyseurs alcalins traditionnels sont confrontés à des problèmes tels que l’inadéquation avec les sources d’énergie renouvelables fluctuantes et le mélange hydrogène/oxygène sous haute pression, qui limitent leurs applications. L’électrolyse de l’eau en deux étapes surmonte ces problèmes en séparant complètement la production d’hydrogène et d’oxygène dans le temps et l’espace à l’aide d’une électrode bipolaire, éliminant ainsi le besoin d’un séparateur à membrane coûteux.
La clé est de développer des matériaux d’électrodes bipolaires à hautes performances et des conceptions de cellules efficaces. Cependant, les électrodes à base d’hydroxyde de nickel couramment utilisées présentent des limites en termes de capacité tampon électrique et de stabilité de charge/décharge.
Les chercheurs ont utilisé une méthode d’électrodéposition en une seule étape pour fabriquer des électrodes bipolaires flexibles en hydroxyde de nickel dopé au cobalt sur un tissu de carbone. Le dopage au cobalt a amélioré la conductivité et les performances de stockage électronique, et a empêché la production d’oxygène parasite pendant la production d’hydrogène.
Ils ont également développé des catalyseurs non nobles, notamment des électrodes bifonctionnelles en phosphure de nickel-cobalt dopé au molybdène et en oxyde de cobalt composite de fer induit par plasma, qui ont montré une durabilité et une activité élevées. Ces électrodes ont permis la production d’hydrogène et d’oxygène à différents moments et à différents endroits en changeant le sens du courant, ce qui a permis d’obtenir de faibles tensions de cellule, une efficacité de découplage élevée et une efficacité de conversion d’énergie élevée.
Pour améliorer les électrodes à double hydroxyde stratifié (LDH), qui souffrent d’une capacité limitée et d’une mauvaise conductivité/stabilité, les chercheurs ont utilisé la technologie du plasma non thermique pour fabriquer des électrodes LDH en nickel-cobalt dopé à l’azote et des électrodes LDH en oxyde de graphène réduit/nickel-cobalt dopé à l’azote, ce qui a considérablement amélioré la capacité et la conductivité.
L’électrolyse de l’eau en deux étapes est prometteuse pour le stockage d’hydrogène à grande échelle et pour des applications telles que les stations de base 5G et les centres de données. « Nos indicateurs de performance pour l’électrolyse de l’eau en deux étapes pour la production d’hydrogène sont synchronisés avec des indicateurs avancés à l’échelle mondiale, marquant une étape importante vers l’exploitation industrielle », a déclaré le professeur Chen Changlun.
Plus d’information:
Chengwei Sun et al., Réorganisation précise de la surface des oxydes/phosphures de cobalt incorporés au fer à l’aide de la technologie plasma pour les électrolytes d’eau alcaline/eau de mer, Journal de génie chimique (2023). DOI: 10.1016/j.cej.2023.147374
Yuan He et al, Électrode d’hydroxyde de nickel dopée au cobalt à haute capacité tampon comme médiateur redox pour l’évolution flexible de l’hydrogène par électrolyse de l’eau en deux étapes, Journal des sciences des colloïdes et des interfaces (2023). DOI: 10.1016/j.jcis.2023.06.102
Fourni par l’Académie chinoise des sciences
Citation:Nouvelle électrolyse de l’eau en deux étapes proposée pour la production d’hydrogène (2024, 8 juillet) récupéré le 8 juillet 2024 à partir de
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