High Performance and Durable Membrane Electrode Assemblies with Binder-Free Plasma Sprayed Electrodes and Nanocomposite Membranes for Anion Exchange Membrane Electrolyzer
Notice bibliographique
Résumé
Hydrogen production via water electrolysis using electricity from renewable power sources is a promising method for storing energy in a large scale. Anion exchange membrane (AEM) electrolyzers have the potential for decreasing the hydrogen cost produced by renewables due to use of non-noble materials and inexpensive components for the membrane electrode assembly (MEA). This work demonstrates a highly active and durable MEA for AEM electrolysis using binder-free atmospheric plasma sprayed (APS) RANEY ® -type nickel and RANEY ® -type nickel-molybdenum electrodes,[1,2] as anode and cathode, respectively in combination with robust two-dimensional hexagonal boron nitride (h-BN)-based anion exchange membranes, nanocomposed with either polyvinylidene fluoride (PVDF) or polyvinyl alcohol (PVA). In this present work, various AEMs with different ionic conductivity and thickness, M1: High-loaded h-BN nanocomposite with PVDF or HL-BN-PVDF (0.23 Scm -1 and 125 mμ), M2: low-loaded h-BN nanocomposite with PVDF or LL-BN-PVDF (0.19 Scm -1 and 80 mμ) and M3: high-loaded h-BN nanocomposite with PVA or HL-BN-PVA (0.36 Scm -1 and 45 mμ) have been used. Three MEAs were fabricated using three membranes of HL-BN-PVDF, LL-BN-PVDF and HL-BN-PVA placed between two APS electrodes denoted as The MEA1, MEA2 and MEA3, respectively, and tested in single AEM electrolyzer cells. The tests are carried out in 1M KOH at 60 ° C. As expected, the highest current, 2.6 Acm -2 , at 2 V is achieved with MEA3, while MEA2 and MEA1 reached 2.95 and 3 A cm -2 , respectively. The performance of AEM water electrolysis with the MEA3 is found to be slightly better than the MEA with the same electrode package but commercial membrane from Fumasep (2.71 Acm -2 at 2.0 V). The stability of the cell with MEA3 is tested under the constant load of 0.5 A cm -2 for 250 h showing negligible degradation. This can be attributed to the high mechanical and chemical stability of the membrane and low dissolution of anodic electrode. Furthermore, the lack of binders or ionomers in the APS electrodes avoids irreversible oxidation reactions of the polymer that can lead to voltage loss over time [3]. Thus, APS electrodes combined with stable nanocomposed (h-BN)-based membranes can potentially lower the cost of the hydrogen produced by water electrolysis. 1. Razmjooei, R. Reißner, A. S. Gago, and A. Ansar, ECS Transactions , 92 (8) 689-702 (2019). 2. Wang, T. Weissbach, R. Reißner, A. Ansar, A. S. Gago, S. Holdcroft, K. A. Friedrich, ACS Appl. Energy Mater . DOI: 10.1021/acsaem.9b01392 (2019). 3. Li, I. Matanovic, A. S. Lee, E. J. Park, C. Fujimoto, H. T. Chung, and Y. S. Kim, ACS Appl. Mater. Interfaces, 11 (10) 9696-9701 (2019).
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».