Electrodos de referencia integrados en electrólitos de membrana de intercambio aniónico: impacto de las capas de difusión de gas de acero inoxidable y presión mecánica interna

Los electrólitos de membrana alcalina que operan en agua pura podrían proporcionar producción de H2 escalable y de bajo costo, pero actualmente tienen un rendimiento y durabilidad inferiores en comparación con las tecnologías comerciales. Típicamente, los ensamblajes de membrana-electrodo (MEAs) se optimizan en electrólitos cambiando un parámetro a la vez y evaluando el rendimiento del sistema resultante mediante mediciones de polarización de dos electrodos e impedancia. Estos enfoques son limitados en su capacidad para asignar cambios de rendimiento y durabilidad a electrodos o procesos específicos. Integramos un electrodo de referencia con el MEA para separar las respuestas del ánodo y el cátodo tanto en mediciones de polarización como de impedancia. Ilustramos el poder del enfoque mostrando cómo el diámetro de fibra de las capas de difusión de gas de acero inoxidable (GDLs) afecta el rendimiento únicamente en el ánodo, mientras que el cambio en el grosor de la GDL del cátodo afecta simultáneamente el rendimiento del ánodo y del cátodo debido a cambios en la presión interna por compresión mecánica. Este hallazgo fue oscurecido en las mediciones convencionales de dos electrodos. Por lo tanto, el trabajo guía tanto el desarrollo de electrólitos de agua de membrana alcalina de alto rendimiento como ilustra una estrategia útil para estudiar las relaciones estructura-actividad en el MEA.