Dépôt de couches minces préparées par Atomic Layer Deposition et Intégration dans des cellules PEM (Proton Exchange Membrane)

Deposition of Thin Films by Atomic Layer Deposition and Their Integration into Proton Exchange Membrane (PEM) Cells

• Auteur / Autrice : Zahra Hagheh kavousi
• Direction : Mikhael Bechelany, Yaovi Holade
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Chimie et Physico-Chimie des Matériaux
• Date : Inscription en doctorat le 01/01/2025
• Etablissement(s) : Université de Montpellier (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences Chimiques
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : IEM - Institut Européen des Membranes
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : DM3 - Design des Matériaux Membranaires et systèmes Multifonctionnels

Mots clés

Mots clés libres

Atomic layer deposition

Cellules PEM

Couches minces

Atomic layer deposition

PEM cells

Thin films

Résumé

Le but du projet UNICORN sera un changement progressif dans le développement des piles d'électrolyseurs à membrane échangeuse de protons (PEMWE), avec le potentiel de bouleverser le paysage actuel des électrolyseurs, qui repose exclusivement sur des membranes perfluorées, des plaques bipolaires en titane revêtues de platine, et de fortes charges de catalyseur à base d'iridium. Ces matériaux entraînent des coûts d'investissement élevés, rendant le coût de production de l'hydrogène vert prohibitif. Le design unique des piles PEMWE de HYSTAR, couplé à la réduction des coûts et à l'amélioration de la durabilité des membranes hydrocarbonées, des plaques bipolaires en acier inoxydable revêtues, et à la diminution des charges en iridium, permettra d'augmenter les taux de production d'hydrogène à un coût considérablement réduit. Ces innovations contribueront directement à l'adoption accrue des technologies d'hydrogène vert, aidant l'Europe à atteindre ses objectifs de réduction des émissions et à renforcer son excellence dans le domaine de l'hydrogène vert. Dans ce projet, l'Institut Européen des Membranes contribuera au remplacement des plaques bipolaires en titane revêtues de métaux du groupe du platine (PGM) à l'anode par des plaques bipolaires en acier inoxydable revêtues grâce à la technique de dépôt par couches atomiques. Le développement de plaques bipolaires en acier inoxydable revêtues de couches protectrices sans PGM permettra une réduction significative des coûts des plaques bipolaires.

The UNICORN project aims to bring about a gradual transformation in the development of Proton Exchange Membrane Water Electrolyzers (PEMWE), with the potential to disrupt the current electrolyzer landscape. This landscape is currently dominated by the use of perfluorinated membranes, platinum-coated titanium bipolar plates, and high iridium-based catalyst loadings, all of which lead to high capital costs, making green hydrogen production prohibitively expensive. The unique design of HYSTAR's PEMWE stacks, combined with cost reductions and improved durability of hydrocarbon membranes, coated stainless-steel bipolar plates, and reduced iridium loadings, will significantly lower the cost of hydrogen production while enhancing production rates. These innovations will directly contribute to a broader adoption of green hydrogen technologies, helping Europe achieve its emissions reduction targets and reinforcing its leadership in the green hydrogen sector. In this project, the European Institute of Membranes will focus on replacing titanium bipolar plates coated with platinum group metals (PGMs) at the anode with coated stainless-steel bipolar plates through the use of Atomic Layer Deposition (ALD) techniques. The development of stainless-steel bipolar plates with PGM-free protective coatings will result in a significant cost reduction for bipolar plates, making the technology more accessible and economically viable.