Électrodes 3D structurées pour l'électrolyse alcaline de l’eau : une étude comparative

Afin de construite la société hydrogène du futur, il est nécessaire de produire l’hydrogène de façon décarbonée. L’électrolyse alcaline de l’eau (EAE) émerge comme la technologie la plus prometteuse pour une synthèse répandue d’hydrogène vert. Une amélioration de son rendement en ferait la technologie la moins coûteuse, la plus simple et la plus durable. Ce travail vise à optimiser le rendement de l’EAE en utilisant des électrodes 3D. Plusieurs moyens sont évalués sur base de la littérature. Afin de mettre en évidence et résoudre les problèmes liés à la mise au point d’un électrolyseur, les conditions industrielles de température, de concentration d’électrolyte et de courant ont été appliquées. Des balayages en potentiels et des galvanostatiques sont réalisées sur ces électrodes à l’aide d’un réacteur électrochimique en flux. La formation de 𝛽-NiO(OH) ayant un effet néfaste sur la réaction anodique est observée et des solutions sont proposées. Une convection forcée est appliquée et il en résulte une augmentation du courant de l’électrode de 282%. En optimisant l’électrode 3D, la nécessité de placer une zone d’échappement à l’arrière de l’électrode afin de faciliter l’écoulement naturel des bulles est démontrée. L’électrode 3D conduit à une amélioration du courant de 166% par rapport à l’électrode 2D. Finalement, l’électrode industrielle est comparée aux électrodes en Ni et montre une performance supérieure mais aussi une dégradation rapide. Afin d’expliquer ces observations, une approche d’ingénierie inversée a été réalisée. Les phases, la composition et le procédé de l’électrode industrielle sont révélés en utilisant la diffraction au rayon X et le microscope électronique à balayage couplé à une analyse dispersive en énergie. A l’aide de la connaissance de la composition, une corrosion transpassive est identifiée comme responsable de la dégradation de l’électrode industrielle.