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High Performance Anion Exchange Membrane Electrolysis using Plasma-Sprayed, Non-Precious Metal Electrodes

Wang, Li und Weissbach, Thomas und Reissner, Regine und Ansar, Syed Asif und Gago, Aldo und Holdcroft, Steven und Friedrich, Kaspar Andreas (2019) High Performance Anion Exchange Membrane Electrolysis using Plasma-Sprayed, Non-Precious Metal Electrodes. ACS Applied Energy Materials. American Chemical Society (ACS). doi: 10.1021/acsaem.9b01392. ISSN 2574-0962.

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2MB

Offizielle URL: http://dx.doi.org/10.1021/acsaem.9b01392

Kurzfassung

The production of green hydrogen by a cost-effective electrolysis technology is of paramount importance for future energy supply systems. In this regard, proton exchange membrane (PEM) electrolysis is the technology of choice due to its compactness and high efficiency, however its dependence on the scarce iridium catalyst jeopardizes the deployment at large scale. Here, we present a low cost electrolyzer consisting of an assembly of an anion exchange membrane (AEM) and plasma-sprayed electrodes without any precious metals. Several electrode materials are developed and tested in this configuration at 60 C and feeding 1M KOH electrolyte. The AEM electrolyzer with NiAlMo electrodes is able to achieve a potential of 2.086 V at a current density of 2 A cm-2, which is comparable to the performances of industrial MW-size PEM electrolyzers. The cell potential with NiAl anode and NiAlMo cathode is 0.4 V higher at the same current density, but it keeps a stable operation for more than 150 h. Through different post-mortem analyses on the aged electrodes, the degradation mechanism of NiAlMo anode is elucidated. The efficiencies of the developed AEM electrolyzer concept reported herein are close to those of the commercial PEM systems, and thus a cost-effective alternative to this technology is provided based on our results.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/130167/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:High Performance Anion Exchange Membrane Electrolysis using Plasma-Sprayed, Non-Precious Metal Electrodes
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Wang, Lili.wang (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4129-7125NICHT SPEZIFIZIERT
Weissbach, Thomasthomas.weissbach (at) mb.tu-chemnitz.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Reissner, Regineregine.reissner (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ansar, Syed AsifSyed-Asif.Ansar (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gago, AldoAldo.Gago (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Holdcroft, Stevenholdcrof (at) sfu.caNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Friedrich, Kaspar AndreasAndreas.Friedrich (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2968-5029NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:29 Oktober 2019
Erschienen in:ACS Applied Energy Materials
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1021/acsaem.9b01392
Verlag:American Chemical Society (ACS)
ISSN:2574-0962
Status:veröffentlicht
Stichwörter:water electrolysis; anion exchange membrane; plasma-sprayed electrode; non-precious metal; green hydrogen production
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Speicher und vernetzte Infrastrukturen
HGF - Programmthema:Elektrolyse und Wasserstoff
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SP - Energiespeicher
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Elektrochemische Prozesse (Elektrolyse) (alt)
Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Elektrochemische Energietechnik
Hinterlegt von: Wang, Li
Hinterlegt am:16 Dez 2019 16:33
Letzte Änderung:31 Okt 2023 13:44

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