Bipolar Membrane Electrode Assemblies for Water Electrolysis – Goals and Challenges
Notice bibliographique
Résumé
Hydrogen production from water electrolysis is considered a promising large-scale solution for energy storage of intermittent, renewable sources. Besides mature alkaline electrolysis employing caustic KOH solutions as a liquid electrolyte, modern technologies focus on the use of ion exchange membranes as a solid electrolyte. While the widespread application of state of the art proton exchange membrane (PEM) water electrolyzers is impaired by the requirement of costly and rare iridium-based catalyst for the oxygen evolution reaction (OER), anion exchange membranes (AEM) are recently reaching higher technological readiness levels. Besides the progress in AEM water electrolysis, also the combination of a PEM for the cathode and an AEM for the anode, referred to as bipolar membrane water electrolysis is gaining more scientific interest. As depicted below, the bipolar interface (preferably decorated with a water dissociation (WD) catalyst [1]) enhances the water dissociation rate into protons and hydroxide, which feed the respective electrode reactions. We have established various modular AEM- and PEM-based building blocks, which allow us to thoroughly investigate zero-gap bipolar membrane electrode assemblies for water electrolysis in various configurations. [2] As the AEM is expected to contribute the most to ohmic losses, we have employed additive manufacturing techniques to decrease the AEM layer thickness stepwise. Moreover, we have evaluated performance determining parameters such as the WD interlayer, operating conditions and water management in the membrane electrode assembly. All these studies allow us a critical assessment of the potential and the drawbacks of this novel MEA system for water electrolysis. Acknowledgements This work was performed in collaboration with the National Research Council of Canada in the Materials for Clean Fuels Challenge Program. References [1] S. Z. Oener, M. Foster, S. W. Boettcher, Science (2020). [2] B. Mayerhöfer, D. McLaughlin, T. Böhm, M. Hegelheimer, D. Seeberger and S. Thiele, ACS Appl. Energy Mater. (2020). Figure 1
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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 | 0,001 | 0,001 |
| 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 ».