L'électrolyse alcaline de l'eau a été présentée comme une voie pour établir une économie de l'hydrogène en convertissant les énergies renouvelables intermittentes en énergie chimique propre à base d'hydrogène.

Cependant, la technologie actuelle n'a atteint que des densités de courant et des rendements de tension faibles.

Pour rendre l'électrolyse plus ingénieuse, une équipe du Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) en partenariat avec l'Université de Californie, Santa Cruz et deux autres institutions pour développer une électrode imprimée en 3D qui atténue les problèmes liés aux bulles de gaz générées au cours du processus.

L'une des clés pour que l'électrolyse atteigne une densité de courant plus élevée réside dans les bulles de gaz créées au cours du processus. Les bulles se mêlent souvent, se coincer et se faire piéger, il leur est difficile de s'échapper.

"Cette nouvelle électrode élimine plus rapidement les bulles de gaz. Vous ne voulez pas que les bulles soient emprisonnées dans le matériau, vous voulez pouvoir les extraire le plus rapidement possible et les utiliser comme source de carburant, " a déclaré le scientifique des matériaux LLNL Cheng Zhu, l'auteur principal du LLNL d'un article paru dans Matériaux énergétiques avancés .

L'architecture unique imprimée en 3D de la nouvelle électrode a supprimé la coalescence des bulles de gaz, coincement et piégeage, et a entraîné une libération rapide des bulles. L'équipe a constaté que la densité de courant était 50 fois meilleure que la norme de laboratoire.

L'équipe a également utilisé des simulations pour comprendre comment le gaz se forme, comment il s'échappe et la vitesse à laquelle il s'échappe. Parce que vous ne pouvez pas voir ce processus à l'intérieur d'une électrode, les simulations ont été critiques dans la conception.

"La modélisation nous a aidés à comprendre la science fondamentale des phénomènes que nous avons vus se produire, " dit Rongpei Shi, le scientifique des matériaux du LLNL qui a effectué les simulations. "Les électrodes ne sont pas transparentes, vous ne pouvez donc pas regarder à l'intérieur et voir ce qui se passe. La plate-forme contrôlée et la modélisation sont assez inédites pour découvrir la physique qui se passe à l'intérieur de l'électrode."

Le travail démontre une nouvelle approche de la conception d'électrodes 3D pour permettre un transport et une libération rapides de bulles afin d'améliorer l'activité catalytique totale des électrodes à des densités de courant pertinentes sur le plan commercial.

« Il y a eu beaucoup de travail sur le côté matériel de l'électrolyse, à la recherche de matériaux de catalyseur d'électrode. Ce que cette équipe a montré, c'est que l'architecture réelle des composants compte tout autant, surtout à des cadences de production élevées, " dit Brandon Wood, Chef de programme associé de LLNL pour l'hydrogène et les matériaux énergétiques informatiques dans la division Science des matériaux et co-auteur de l'article.