Montage et caractérisation électrochimique d'une cellule d'électrolyse à membrane échangeuse d'anions

Abstract

Le récent élan de la transition énergétique a poussé de nombreux centres de recherche à développer l’industrie hydrogène du futur. Entre autres concepts prometteurs, l’électrolyse à membrane échangeuse d’anions se démarque comme une alternative convaincante aux performances insuffisantes de l’électrolyse alcaline ainsi qu’à l’électrolyse à membrane échangeuse de protons qui dépend de matériaux critiques. Il a été démontré au CRM Group qu’il est possible de la mettre en œuvre à l’échelle du laboratoire en utilisant des matériaux d’origine commerciale. Des techniques courantes de caractérisation électrochimique ont été appliquées au dispositif expérimental et rigoureusement validées sur base de leur reproductibilité. Les règles de bonnes pratiques pour prévenir et surveiller la dégradation des cellules ont été analysées et compilées à destination du laboratoire. Enfin, des performances et une résistance mécanique décevantes suggèrent que l’on peut espérer une amélioration significative en étudiant l’assemblage de divers électrocatalyseurs avec la membrane.

The recent push for the energy transition has spurred numerous research centres to work towards the future hydrogen industry. Amidst a number of promising concepts, anion-exchange-membrane electrolysis emerges as a compelling alternative to the lacking performances of alkaline electrolysis and the critical-material-dependant proton-exchange-membrane electrolysis. It was demonstrated at CRM Group that it is possible to set it up at laboratory scale using commercially available materials. Common electrochemical characterisation techniques were applied to the experimental setup and thoroughly validated on the basis of their reproducibility. Good practices to prevent and monitor cell degradation were analysed and compiled for further in-house applications. Finally, underwhelming performances and limited mechanical resistance led to the conclusion that significant improvement can be achieved by investigating the use of various electrocatalysts and their integration with the membrane.