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Sciences des matériaux
/ 13-10-2023
Tourneur Jeoffrey
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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.
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