Design of Compact Photoelectrochemical Cells for Water Splitting
Conception de cellules photoélectrochimiques compactes pour la décomposition de l’eau
1
KU Leuven, Centre for Surface Chemistry and Catalysis, Kasteelpark Arenberg 23, Post box 2461, 3001
Leuven – Belgium
2
KU Leuven, Materials Engineering Department (MTM), Kasteelpark Arenberg 44, Post box 2450, 3001
Leuven – Belgium
3
École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), Laboratory of Renewable Energy Science and Engineering, Station 9, 1015
Lausanne – Switzerland
e-mail: tom.bosserez@kuleuven.be – jan.ronge@kuleuven.be – johan.martens@kuleuven.be – jan.vanhumbeeck@kuleuven.be – sophia.haussener@epfl.ch
* Corresponding author
Solar driven water splitting can be achieved by coupling electrolyzers with PhotoVoltaics (PV). Integration of both functions in a compact PhotoElectroChemical (PEC) cell is an attractive option but presents significant scientific challenges. In this work, the design of single- and dual-compartment PEC cells for research purposes is discussed. The fabrication of separator-electrode assemblies is an important aspect, and upscaling of these architectures even to centimeter scale is not trivial. The layout of a new dual-compartment compact PEC cell with in-situ monitoring of pH, temperatures, and oxygen and hydrogen evolution for research purposes is presented. Finally, a prospect of future PEC cells for practical applications is presented.
Résumé
La décomposition de l’eau en utilisant la lumière du soleil s’effectue par couplage d’un électrolyseur aux cellules PhotoVoltaïques (PV). L’intégration des deux fonctions dans une seule cellule PhotoElectroChimique (PEC) compacte est envisagée, mais présente un très grand défi scientifique. Cet article traite la conception des cellules PEC de recherche avec ou sans compartimentation. L’assemblage de séparateurs et d’électrodes est un aspect important, et la fabrication de ces architectures, même à l’échelle centimétrique et n’est pas évidente. La disposition d’une nouvelle cellule compacte PEC à deux compartiments permettant de contrôler in situ l’évolution du pH, de la température, et les concentrations d’oxygène et d’hydrogène est présentée. Enfin, une perspective de futures cellules PEC pour des applications pratiques est présentée.
© T. Bosserez et al. published by IFP Energies nouvelles, 2015
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