Grant: Collaborative Science, Technology and Innovation Program - Collaborative R&D Initiatives

Collaborate on multiparty research and development programs to catalyze transformative, high-risk, high-reward research with the potential for game-changing scientific discoveries and technological breakthroughs in priority areas.

Collaborer à des programmes multipartites de recherche-développement dans le but de profiter de la synergie entre la recherche transformatrice à haut risque et à haut rendement et le potentiel de découvertes scientifiques et de percées technologiques révolutionnaires dans des secteurs d’intervention prioritaires.

Increasing the durability of oxygen evolution catalysts for green hydrogen and for CO2 utilization: Accelerated Testing and Modeling of Electrocatalysts at Industrially Relevant Conditions

Augmentation de la durabilité des catalyseurs de dégagement d’oxygène pour l’hydrogène vert et l’utilisation du CO2 : Essais accélérés et modélisation des électrocatalyseurs dans des conditions industrielles

Aiming to circumvent reliance on precious Ir-based OER catalysts used in polymer electrolyte membrane water electrolyzers for green hydrogen production, this Project will discover highly active and stable Ir-free acidic OER electrocatalysts. Their reaction mechanism and degradation pattern operating under industrially relevant conditions will be investigated. Different parameters in catalysts preparation including annealing temperature, feeding ratios, reaction time, and reaction approaches will be explored to study their correlation with the electrocatalytic performance. Spectroscopic tools at different dimension scales involving Raman, Fourier Transform Infrared Spectrometer (FT-IR), X-ray absorption spectroscopy (XAS), and differential electrochemical mass spectroscopy (DEMS) will be carried out to study the lattice structure, coordination environment, valence state evolution and overall mechanism of the catalysts during the electrolysis at working conditions. The Project will also attempt to cross-validate density functional theory (DFT) modelling with experimental results to explore the proposed working/degradation mechanism and optimize the lattice structure and exposed facets of the electrocatalysts.

Afin de se soustraire aux précieux catalyseurs de dégagement d’oxygène à base d’iridium (Ir) utilisés dans les électrolyseurs d’eau à membrane à électrolyte polymère pour la production d’hydrogène vert, le projet permettra de découvrir des électrocatalyseurs de réactions de dégagement d’oxygène (OER) acides, sans Ir, hautement actifs et stables. Leur mécanisme de réaction et leur schéma de dégradation fonctionnant dans des conditions industrielles pertinentes seront étudiés. Différents paramètres de préparation des catalyseurs, notamment la température de recuit, les rapports d’alimentation, le temps de réaction et les approches réactionnelles, seront explorés afin d’étudier leur corrélation avec les performances électrocatalytiques. Des outils spectroscopiques à différentes échelles de dimension comprenant le Raman, le spectromètre infrarouge à transformée de Fourier (FT-IR), la spectroscopie d’absorption X (XAS) et la spectroscopie de masse électrochimique différentielle (DEMS) seront utilisés pour étudier la structure du réseau, l’environnement de coordination, l’évolution de l’état de valence et le mécanisme global des catalyseurs au cours de l’électrolyse dans les conditions de travail. Le projet tentera également de valider la modélisation de la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) avec les résultats expérimentaux afin d’explorer le mécanisme de fonctionnement ou de dégradation proposé et d’optimiser la structure du réseau et les facettes exposées des électrocatalyseurs.

In the short term, anticipated outcomes will be strengthened collaborations across industry, academia, and government to support research excellence. In the medium term, anticipated outcomes will be the development of new and potentially disruptive technologies with collaborators. In the long term, find collaborative solutions to public policy challenges and create stronger innovation systems.

À court terme, les résultats prévus seront des collaborations renforcées entre l'industrie, le milieu universitaire et le gouvernement pour soutenir l'excellence en recherche. À moyen terme, les résultats attendus seront le développement de nouvelles technologies potentiellement perturbatrices avec des collaborateurs. À long terme, trouver des solutions collaboratives aux défis des politiques publiques et créer des systèmes d'innovation plus solides.