Grant: Alliance Grants

Proton exchange membrane (PEM) water electrolyser is considered as the most promising technique to produce highly pure hydrogen from renewable energy sources and has reached the early stages of commercial deployment, the remaining challenges include the need to lower the production cost and to increase the cell durability. Porous transport layer (PTL) plays an important role in cell performance and durability. In general, Titanium based material is applied as PTL in the anode side of PEM water electrolyser. However, titanium easily forms a thin layer of oxide on the surface and it will reduce the electrical conductivity. Therefore, PTLs are coated with high amounts of precious metals to ensure proper performance for long-term operation which is the high capital expense of PEM water electrolyser. To overcome this challenge, low-cost coating with high durability should be developed to accelerate the mass production of this technology. In this project, precious metals will be replaced with niobium-based materials and different treatment and doping will be investigated to select the best coating with superior properties. This project is well aligned with Quebec and Canada hydrogen strategy and will create jobs and new knowledge in hydrogen field. It is expected upon the successful completion of the proposed research project, further scale up of the down-selected research results will be carried out for scaled up samples. L'électrolyseur d'eau à membrane échangeuse de protons (MEP) est considéré comme la technique la plus prometteuse afin de produire de l'hydrogène à très haute pureté à partir de sources d'énergie renouvelables. Cette technologie a atteint les premiers stades du déploiement commercial. Les défis restants comprennent la nécessité de réduire le coût de production et d'augmenter la durabilité de la cellule. La couche de transport poreuse (CTP) joue un rôle important dans les performances et la durabilité des cellules. En général, les matériaux à base de titane sont utilisés comme CTP du côté anode de l'électrolyseur d'eau MEP. Cependant, le titane forme facilement, sur la surface, une couche passive qui réduit la conductivité électrique. Par conséquent, les CTP sont recouvertes de quantités élevées de métaux précieux afin d'assurer des performances appropriées pour un fonctionnement à long terme, ce qui représente la dépense majeure de l'électrolyseur d'eau MEP. Pour surmonter ce défi, un revêtement à faible coût et à haute durabilité devrait être développé, et ce, afin d'accélérer l'utilisation de masse de cette technologie. Dans ce projet, des métaux précieux seront remplacés par les matériaux à base de niobium. Différents traitements et dopages seront étudiés afin de sélectionner le meilleur revêtement aux propriétés supérieures. Aligné avec la stratégie québécoise de l'hydrogène, ce projet permettra la création d'emplois et le développement de nouvelles connaissances dans le domaine de l'hydrogène. Une fois le projet de recherche proposé achevé avec succès, un déploiement d'essais à plus grande échelle est prévu pour certains résultats de recherche sélectionnés.