Opis projektu
Stabilny, tani katalizator do produkcji wodoru na drodze rozszczepiania wody
Wodór wydaje się stanowić kluczowy czynnik dla niskoemisyjnej przyszłości świata. Można go produkować przez rozbijanie cząsteczek wody w sposób zrównoważony, wykorzystując do tego odnawialne źródła energii, takie jak energia słoneczna. Elektrolizery z membraną do wymiany protonów (PEM) to dobrze poznana technologia, ale brak stabilnych katalizatorów zawierających metale nieszlachetne, których wykorzystanie byłoby opłacalne, poważnie utrudnia jej wdrażanie. W ramach zakończonego już projektu finansowanego ze środków UE, PhotocatH2ode, zbadano strukturę polimeru koordynacyjnego amorficznego siarczku molibdenu. Dzięki temu zyskaliśmy większą wiedzę na temat mechanizmu katalizy, projekt pozwolił też opracować strategie rozwiązywania problemów związanych z korozją redukcyjną, która do tej pory ograniczała wykorzystanie tego występującego w dużej ilości w ziemi katalizatora reakcji wydzielania wodoru w elektrolizerach PEM. Projekt PRODUCE-H2 ma przyczynić się do zoptymalizowania formuły tego katalizatora i doprowadzić do użycia go w membranach polimerowych, a także pozwolić ocenić jego działanie i zwiększyć skalę produkcji.
Cel
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.
Dziedzina nauki
- 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
Program(-y)
System finansowania
ERC-POC - Proof of Concept GrantInstytucja przyjmująca
75015 PARIS 15
Francja