Description du projet
Un catalyseur stable et abordable pour la production d’hydrogène issu du fractionnement de l’eau
L’hydrogène jouera un rôle crucial pour un avenir faible en carbone. Ce composé peut être produit de manière durable en utilisant des sources d’énergie renouvelables, telles que l’énergie solaire, pour fractionner les molécules d’eau. Les électrolyseurs à membrane échangeuse de protons (PEM pour «proton-exchange membrane») représentent une technologie éprouvée, mais leur déploiement est freiné par un manque de catalyseurs stables et abordables composés de métaux non-précieux. PhotocatH2ode, un ancien projet financé par l’UE, s’est intéressé à une structure de polymère de coordination pour le sulfure amorphe de molybdène. Cette initiative a permis d’affiner la compréhension de ses mécanismes catalytiques et de développer des stratégies visant à remédier aux problèmes de corrosion par réduction, jusqu’à présent un frein à la mise en œuvre de ce catalyseur d’hydrogène évolutif dont notre terre regorge, dans des électrolyseurs à PEM. Le projet PRODUCE-H2 a été mis sur pied pour optimiser la formulation de ce catalyseur et pour l’assembler à partir de membranes polymériques, évaluer ses performances et mettre sa production à l’échelle.
Objectif
Hydrogen (H2) generated from renewable energies, such as solar and wind, and water has a huge potential as a carbon-free energy vector which can be exploited on demand through fuel cell technologies. Proton-exchange membrane electrolysers (PEMEL) are a mature technology that can be coupled with intermittent renewable power sources. However their wide deployment still depends on innovative breakthroughs regarding the design of alternative catalysts avoiding the use of precious metals and fulfilling three main characteristics: sustainability, cost-effectiveness and stability.
In the “PhotocatH2ode” ERC Frontier Research Starting Grant (consolidator stream), we explored a coordination polymer structure for amorphous molybdenum sulfide (a-MoSx), refined the understanding of its catalytic mechanism (Artero and coll., Nature material 2016) and developed strategies to remedy reductive corrosion issues that so far limited the implementation of such earth-abundant H2 evolution catalysts in PEMEL. We aim at exploiting these new findings in PRODUCE-H2, an ERC Proof of Concept project which proposes to (1) optimize the formulation of these catalytic materials and assemble them in polymer-membranes, (2) assessing their performance and quantifying their stability during long-term tests performed under realistic operating conditions, (3) upscaling their production thanks to a newly developed synthetic process and (4) implementing them in a noble-metal-free PEMEL prototype. PRODUCE-H2 will exploit pre-existing and newly created intellectual property with the aim of proposing a cost-effective industrial solution for PV-coupled on-site hydrogen production. This project will be in close collaboration with Toyota Motor Europe who have been selling fuel cell cars since 2015.
Champ scientifique
- natural scienceschemical scienceselectrochemistryelectrolysis
- natural scienceschemical sciencesinorganic chemistrytransition metals
- natural scienceschemical sciencescatalysis
- engineering and technologyenvironmental engineeringenergy and fuelsfuel cells
- engineering and technologyenvironmental engineeringenergy and fuelsrenewable energyhydrogen energy
Programme(s)
Régime de financement
ERC-POC - Proof of Concept GrantInstitution d’accueil
75015 PARIS 15
France