Synthèse et caractérisation d'électrocatalyseurs OER optimaux pour la production d'hydrogène par électrolyse de l'eau PEM

Le principal défi auquel est confronté le déploiement des électrolyseurs d'eau à membrane échangeuse de protons (PEM) est le coût élevé des électrocatalyseurs utilisés. A l'anode en particulier, l'utilisation d'oxyde d'Iridium pour catalyser la demi-réaction d'oxydation de l'eau en oxygène (OER pour Oxygen Evolution Reaction) pénalisent la technologie du fait de sa rareté et de son coût. Pour réduire les quantités nécessaires, nous avons suivi trois approches complémentaires : (i) le développement d'un catalyseur à base d'IrOx pur particulièrement actif, (ii) le développement de matériaux supports recouverts de dépôts d'Ir/IrO2, (iii) l'exploration de catalyseurs innovants exempts d'Ir. Au cours de ce travail de thèse, nous avons synthétisé et caractérisé, physico-chimiquement et électrochimiquement, ces électrocatalyseurs OER innovants. Nous avons utilisé des techniques de synthèse compatibles avec les applications industrielles telles que l'atomisation et l'électrofilage.Dans ce mémoire de thèse, nous commençons par présenter nos résultats relatifs à l'optimisation de la morphologie et de la microstructure des électrocatalyseurs à base de IrOx pur. Puis ceux relatifs à la réduction de la charge catalytique afin d'identifier le seuil de charge minimal. Ensuite, nous décrivons la synthèse de matériaux supports à base de SnOx dopés et non dopés et la façon d'y déposer la phase active d'Ir/IrO2. Enfin, nous présentons quelques matériaux exempts d'iridium et discutons leur niveau de performance/stabilité vis-à-vis de l'OER. D'un point de vue méthodologique, nous avons d'abord mesuré l'activité électrochimique de ces différents matériaux au contact d'un électrolyte liquide. Les matériaux les plus performants de chaque famille ont ensuite été utilisés pour la fabrication d'encres catalytiques qui ont été déposées sur des membranes polymères avant d'être testés dans des cellules d'électrolyse PEM, dans des conditions de fonctionnement d'intérêt industriel.