Descrizione del progetto
Un catalizzatore stabile e a basso costo per produrre idrogeno dalla scissione dell’acqua
L’idrogeno svolgerà un ruolo fondamentale in un futuro a basse emissioni di carbonio. Esso infatti può essere prodotto in modo sostenibile utilizzando fonti di energia rinnovabile, quali il solare, per scindere le molecole d’acqua. Gli elettrolizzatori a membrana a scambio protonico (PEM) sono una tecnologia matura, ma la sua implementazione viene frenata dalla mancanza di catalizzatori stabili ed economici che contengano metalli non preziosi. PhotocatH2ode, un precedente progetto finanziato dall’UE, ha studiato una struttura polimerica di coordinazione per il solfuro di molibdeno amorfo. Questa ricerca ha affinato la comprensione del suo meccanismo catalitico e sviluppato strategie per porre rimedio ai problemi di corrosione riduttiva che finora hanno limitato l’implementazione in elettrolizzatori PEM di questo catalizzatore dell’evoluzione dell’idrogeno, presente in abbondanza sulla terra. Il progetto PRODUCE-H2 è stato avviato per ottimizzare la formulazione di questo catalizzatore e assemblarlo in membrane polimeriche, nonché per valutarne le prestazioni e ampliarne la produzione.
Obiettivo
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.
Campo scientifico
- 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
Programma(i)
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
ERC-POC - Proof of Concept GrantIstituzione ospitante
75015 PARIS 15
Francia