Université de Rennes 1 Développement d'électrodes imprimées en 3D pour la production massive d'hydrogène dans le cadre de l'électrolyse de liquides Development of 3D printed electrodes for massive hydrogen production by electrolysis of liquids Impression 3DHydrogèneMatériauxÉlectrolyse de l’eauAlliagesÉlectrocatalyse 3D PrintingHydrogenMaterialsWater splittingAlloysElectrocatalysis Impression 3D Hydrogène vert Eau -- Électrolyse Électrocatalyse Produire de l’hydrogène renouvelable (i.e. par électrolyse de l’eau) à un coût maîtrisé revêt un intérêt majeur à l’heure de la décarbonation des activités humaines. De nouvelles techniques de production de matériaux ont émergé pour les procédés énergétiques. L’impression 3D métallique se développe entre autres de plus en plus rapidement, et pourrait constituer une voie de fabrication d’électrolyseurs et d’électrodes sans métaux rares, en milieu alcalin. De plus, ce procédé permet la production de nouvelles géométries d’électrodes et de nouveaux alliages. Dans un premier temps, nous avons sélectionné des métaux de transition en vertu de leurs performances électrocatalytiques vis-à-vis de l’HER (Hydrogen Evolution Reaction) et de l’OER (Oxygen Evolution Reaction) à partir d’analyses de feuillets métalliques. Dans un second temps, nous avons produit des électrodes cylindriques imprimées en 3D, à une échelle de 25 cm2. Ces électrodes à base de Ni étaient couvertes de motifs micrométriques, et alliées avec du Co, Fe, Cr et Mo. A partir d’analyses électrochimiques (paramètres électrocatalytiques, électrolyses à courant contrôlé, rendements Faradiques, dynamique de bulles) et de caractérisations post-électrolyse (microscopie électronique, profilométrie et angles de contact), nous avons sélectionné les meilleures électrodes pour des électrolyses en cellule complète. Nous avons finalement démontré la compétitivité du procédé d’impression 3D pour concevoir des cathodes efficaces et des anodes durables dans le cadre de l’électrolyse de liquides. Producing renewable hydrogen (e.g. water electrolysis) at a controlled cost is of major interest at a time of decarbonization of energy production. New materials production techniques have emerged for energy processes. Metal 3D Printing is developing more and more rapidly and could constitute a way of manufacturing electrolysers and electrodes without rare metals, in an alkaline medium. Moreover, this process allows the production of new electrolyser designs, new electrode geometries, and new alloys. First, we have selected transition metals depending on their electrocatalytic activity performance for HER (Hydrogen Evolution Reaction) and OER (Oxygen Evolution Reaction) from studies on metal sheets. In a second step, we have prepared 25 cm2 cylindrical 3D printed electrodes. These electrodes were covered by micropatterns, and different Ni-based binary alloys with (Co, Fe, Cr and Mo) were tested. Based on electrochemical studies (controlled current electrolytic tests, Faradaic yields, bubble dynamics, and post-electrolysis characterizations (electronic microscopy, profilometry and contact angle measurements), we have selected the best electrodes for complete electrolysis cell. We finally have demonstrated the competitiveness of the 3D printing method to design efficient cathodes and durable anodes for the electrolysis of liquids. Electronic Thesis or DissertationText fr application/pdf1 : 69438 Kohttps://ged.univ-rennes1.fr/nuxeo/site/esupversions/01a727ad-f39b-4e86-93c6-ce40432f7960 Tourneur Jeoffrey 1995-03-30 FR 28060713X jeoffrey.tourneur@gmail.com 2023URENS146 http://www.theses.fr/2023URENS146 2023-10-13 Sciences des matériaux Université de Rennesthesis.degree.grantor_1 26693823X Doctorat non ouiFabreBrunointervenant_1118239279AukaulooAllyintervenant_408781112XFabreBrunointervenant_1118239279PerrinLoîcintervenant_5280607407ChardonSylvieintervenant_2098228617TingrySophieintervenant_3131498800 S3MecoleDoctorale_1 267603320 ISCR partenaireRecherche_1 161775241 ddc:540 FabreBrunoChardonSylvieTingrySophieAukaulooAllyPerrinLoîcUniversité de RennesS3M ISCR ASCII PDF 71104457 confidentialité 2023-10-13 2028-10-13 restriction 2023-10-13 2028-10-13