Rendre l'électrolyse PEM rentable et évolutive
Les plaques bipolaires à base de carbone pourraient remplacer les plaques bipolaires en titane dans la pile d'électrolyse
L'électrolyse à membrane échangeuse de protons est considérée comme la méthode la plus prometteuse pour produire de l'hydrogène vert. Cependant, elle n'est pas encore très rentable à l'heure actuelle. L'une des raisons en est la suivante : L'un de ses composants clés - la plaque bipolaire - est généralement fabriqué en titane. Ce métal impressionne par sa résistance à la corrosion lors de l'électrolyse, mais il est plus cher que les autres métaux en raison de la complexité de son extraction et de son traitement. Des chercheurs de l'Institut Fraunhofer pour les technologies de l'environnement, de la sécurité et de l'énergie (UMSICHT) et de l'université de la Ruhr à Bochum ont découvert que les plaques bipolaires à base de carbone pouvaient constituer une alternative plus rentable et plus évolutive.
Leurs recherches se sont concentrées sur une nouvelle plaque bipolaire à base de carbone, développée et brevetée par le Fraunhofer UMSICHT. Elle se compose d'une matrice de carbone liée à un polymère thermoplastique et d'additifs conducteurs tels que le noir de carbone, et elle est produite par un processus de poudrage au rouleau. Le matériau et le processus de production permettent la fabrication en continu d'une plaque bipolaire qui est à la fois facile à traiter et à souder et qui est déjà utilisée commercialement dans le domaine des batteries à flux redox.
Les chercheurs ont soumis cette plaque bipolaire et une plaque bipolaire en titane à des tests ex-situ et in-situ complets. Lors des essais ex-situ, ils ont réalisé des études de corrosion électrochimique, puis analysé la corrosion sur des images au microscope électronique à balayage et mesuré la perte de poids de la plaque bipolaire à base de carbone afin d'évaluer sa pertinence pour des applications réelles et le choix des paramètres. Au cours des essais in situ, les plaques bipolaires ont été soumises à des essais de vieillissement accéléré avec des densités de courant alternatif comprises entre 1 et 3 A cm-2 pendant plus de 500 heures.
Les scientifiques ont publié leurs résultats sous le titre "Bipolar Plates in PEM Water Electrolysis : Bust or Must ?" dans la revue "Advanced Energy Materials". En substance, ils ont découvert que la plaque bipolaire à base de carbone a un taux de vieillissement de l'ordre de µV h-1 et qu'elle présente donc des performances prometteuses. Cela signifie qu'elle peut certainement rivaliser avec les plaques bipolaires en titane et qu'elle représente une alternative beaucoup plus économique. Autre avantage : grâce à ses propriétés matérielles telles que la soudabilité, elle permet des conceptions entièrement nouvelles pour les électrolyseurs PEM. Le potentiel de remplacement des plaques bipolaires en titane dans la pile d'électrolyse PEM et de mise à l'échelle de l'électrolyse est donc bel et bien présent. Il s'agit maintenant d'étudier plus avant et, si nécessaire, d'optimiser le nouveau matériau afin de réduire encore les coûts de l'électrolyse et de rendre ainsi la production d'hydrogène vert plus économique.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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