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FR2624885A1 - Electrodes-solid polymeric electrolyte system usable, for example, for the electrolysis of water, and process for its manufacture - Google Patents

Electrodes-solid polymeric electrolyte system usable, for example, for the electrolysis of water, and process for its manufacture Download PDF

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FR2624885A1
FR2624885A1 FR8717637A FR8717637A FR2624885A1 FR 2624885 A1 FR2624885 A1 FR 2624885A1 FR 8717637 A FR8717637 A FR 8717637A FR 8717637 A FR8717637 A FR 8717637A FR 2624885 A1 FR2624885 A1 FR 2624885A1
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FR
France
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electrolyte
metal
deposit
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solid polymer
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FR8717637A
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French (fr)
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FR2624885B1 (en
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Robert Durand
Pierre Miller
Michel Pineri
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Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
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Publication date
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Abstract

Procédé pour fabriquer une cellule constituée d'une membrane 1 de polymère et d'au moins un dépôt 2, 3 superficiel de métal, et cellule correspondante. Des sels cationiques contenant le métal sont disposés sur les surfaces à recouvrir et on les laisse s'échanger dans la membrane, après quoi on opère une réduction. Le métal précipite à la fois à l'intérieur et à l'extérieur de la membrane 1 et adhère donc mieux à celle-ci, tout en offrant des performances électrochimiques supérieures. Application à l'électrolyse de l'eau.Process for manufacturing a cell consisting of a polymer membrane 1 and at least one surface deposit 2, 3 of metal, and corresponding cell. Cationic salts containing the metal are placed on the surfaces to be coated and allowed to exchange in the membrane, after which a reduction is carried out. The metal precipitates both inside and outside the membrane 1 and therefore adheres better to the latter, while providing superior electrochemical performance. Application to the electrolysis of water.

Description

ENSEMBLE ELECTRODES-ELECTROLYTE POLYMERE SOLIDE ET SON PROCEDE
DE FABRICATION
DESCRIPTION
La présente invention a pour objet un ensemble électrodes-électrolyte polymère solide et son procédé de fabrication.
SOLID POLYMER ELECTRODE-ELECTROLYTE ASSEMBLY AND METHOD THEREOF
MANUFACTURING
DESCRIPTION
The subject of the present invention is a solid electrolyte-electrolyte polymer assembly and its manufacturing method.

Un ensemble électrodes-électrolyte polymère solide est constitué d'un électrolyte polymère solide ou membrane échangeuse de cations dont l'épaisseur est faible (2OO#m environ), portant des dépôts métalliques sur ses deux faces opposées qui servent d'électrodes, l'une cathode et l'autre anode. Les membranes sont constituées en principe de polymère perfluorosulfonique formant un réseau d'anions fixes et comprenant en outre des cations mobiles ou labiles à l'intérieur de ce réseau.La membrane actuellement la plus employée est en
Nafion produit Dupont de Nemours, dans laquelle les anions sont des ions SOR et les cations peuvent être de natures diverses
+ + , +
Na , K , Li#, mais on tend à préférer l'emploi de protons H car la conductivité ionique de la membrane et donc son rendement sont meilleurs.
A solid polymer electrolyte-electrolyte assembly consists of a solid polymer electrolyte or cation exchange membrane whose thickness is low (about 200 m), carrying metal deposits on its two opposite faces which serve as electrodes, one cathode and the other anode. The membranes consist in principle of perfluorosulfonic polymer forming an array of fixed anions and further comprising mobile or labile cations within this network.
Nafion produces Dupont de Nemours, in which the anions are SOR ions and the cations can be of various natures
+ +, +
Na, K, Li #, but it tends to prefer the use of protons H because the ionic conductivity of the membrane and therefore its performance are better.

Les applications de ce type d'ensemble électrodesélectrolyte polymère solide concernent les électrolyseurs, les piles à combustible et les capteurs. Par exemple l'électrolyse de l'eau peut être réalisée à l'aide d'un tel ensemble en alimentant
L'anode en eau pure : un dégagement d'oxygène a lieu à cet endroit alors que les protons produits par l'électrolyse traversent la membrane en direction de la cathode qui les attire.
The applications of this type of electrolyte solid polymer electrolyte assembly relate to electrolysers, fuel cells and sensors. For example the electrolysis of water can be carried out using such a set by feeding
The anode in pure water: a release of oxygen takes place there while the protons produced by the electrolysis cross the membrane in the direction of the cathode which attracts them.

Il y a donc circulation permanente de protons à l'intérieur de la membrane. L'hydrogène se dégage à la cathode.There is therefore permanent circulation of protons inside the membrane. Hydrogen is released at the cathode.

Ce type de cellule présente par rapport aux appareillages traditionnels d'électrolyse plusieurs avantages, en particulier ta compacité, la sécurité, car le liquide électrolysé est de l'eau pure alors que les autres procédés utilisent des solutions de potasse (KOH), et un bon rendement énergétique. Des problèmes sont cependant posés par des dépôts métalliques qu'il faut réaliser sur les surfaces opposées de la membrane et qui servent également à catalyser la réaction éLectrochimique. Ils doivent tout d'abord être rugueux et poreux pour augmenter la réactivité de L'électrode.Il est également préférable que ces dép8ts métalliques ne soient pas trop épais pour ne pas faire obstacle au cheminement des produits intervenant lors de L'électrolyse.. Enfin, une adhérence suffisante avec la membrane doit être réalisée pour éviter des décollements produits par la formation de gaz à la jonction de la membrane et du dépôt. Cela est particulièrement important en électrolyse. This type of cell has several advantages over conventional electrolysis equipment, in particular compactness and safety, since the electrolyzed liquid is pure water while the other processes use potassium hydroxide solutions (KOH), and good energy efficiency. Problems are however posed by metal deposits that must be made on opposite surfaces of the membrane and which also serve to catalyze the electrochemical reaction. They must first be rough and porous to increase the reactivity of the electrode. It is also preferable that these metal deposits are not too thick not to hinder the flow of products involved during electrolysis. sufficient adhesion with the membrane must be achieved to avoid detachments produced by the formation of gas at the junction of the membrane and the deposit. This is particularly important in electrolysis.

Ces problèmes sont encore plus aigus avec des membranes de Nafion quand les cations mobiles sont des protons, car ces membranes sont alors très acides et nécessitent l'emploi de métaux nobles très coûteux tels que Le platine, l'iridium, le ruthénium, L'or, le rhodium ou le palladium. These problems are even more acute with membranes of Nafion when the mobile cations are protons, because these membranes are then very acidic and require the use of very expensive noble metals such as platinum, iridium, ruthenium, L '. gold, rhodium or palladium.

Selon un procédé connu décrit dans le brevet
US 4,272,353, on réalise ces dépôts par frittage de poudre (qui doit être suffisamment fine) en température < 1800c) et à haute pression sur la membrane préalablement soumise à un traitement d'abrasion. Il est cependant difficile d'obtenir des depôts qui soient suffisamment minces et suffisamment poreux. Enfin, on ne réalise pas de contact intime entre la membrane et le dépôt, ce qui peut conduire å des décollements, en particulier dans le cas d'application à l'électrolyse de l'eau où il se produirait un dégagement gazeux au niveau de l'interface électrode-électrolyte polymère solide.
According to a known method described in the patent
No. 4,272,353, these deposits are made by sintering powder (which must be sufficiently fine) at a temperature <1800 ° C.) and at high pressure on the membrane previously subjected to an abrasion treatment. However, it is difficult to obtain deposits that are sufficiently thin and sufficiently porous. Finally, no intimate contact is made between the membrane and the deposit, which can lead to detachments, especially in the case of application to the electrolysis of water where there would be a gas evolution at the level of the solid polymer electrolyte-electrolyte interface.

Selon un procédé différent décrit dans le brevet européen n0 O 120 212, on prépare une pâte formée d'un mélange de
Nafion et de métal électrocatalytique que l'on étale ensuite sur une membrane de Nafion. Un traitement thermique permet d'obtenir un collage. On est alors parfaitement martre de La quantité de métal déposée, et le mélange intime de Nafion et de métal réalisé dans la pâte permet d'assurer un bon rendement énergétique.
According to a different process described in European Patent No. 0 120 212, a paste made from a mixture of
Nafion and electrocatalytic metal which is then spread on a membrane of Nafion. A heat treatment makes it possible to obtain a collage. It is then perfectly marten the amount of deposited metal, and the intimate mixture of Nafion and metal made in the dough ensures a good energy efficiency.

Toutefois, l'adhérence de La pâte sur la membrane n'est pas assurée et, par ailleurs, La réalisation de la pâte nécessite t'utiliser des solvants organiques susceptibles d'empoisonner le catalyseur que constitue le métal.However, the adhesion of the paste on the membrane is not ensured and, moreover, the production of the dough requires the use of organic solvents likely to poison the catalyst that is the metal.

Selon un autre procédé décrit dans le brevet américain n0 4,326,930, on applique de part et d'autre d'une membrane préalablement échangée par des sels de métal à réduire électrochimiquement deux amenées de courant, L'une anode et l'autre cathode, reliées aux bornes d'un générateur extérieur et on fait passer un courant dans ce circuit. Il s'ensuit une réduction électrochimique des sels du métal à réduire tout d'abord sur L'amenée cathodique de courant, puis vers l'intérieur de La membrane. Dans ce procédé, le déport est formé par voie électrochimique sur L'amenée cathodique de courant. Cela impose de décoller ledit dépit de la cathode avant d'utiliser la membrane. Des risques importants de détérioration sont liés à cette opération.Par ailleurs, le procédé électrochimique utilisé implique une perte de métal noble par une oxydation supplémentaire des sels à l'anode et pa formation d'une précipitation métallique au centre de la membrane, ajoutant aux inconvénients déjà cites un risque important de court-circuit. According to another method described in US Pat. No. 4,326,930, one applies on either side of a membrane previously exchanged with metal salts to electrochemically reduce two current leads, the anode and the other cathode, connected to each other. at the terminals of an external generator and a current is passed through this circuit. This results in an electrochemical reduction of the salts of the metal to be reduced firstly on the cathodic feed of current, then towards the inside of the membrane. In this process, the offset is electrochemically formed on the current cathode feed. This requires to take off said defeat of the cathode before using the membrane. Significant risks of deterioration are related to this operation. Moreover, the electrochemical process used involves a loss of noble metal by further oxidation of the salts at the anode and the formation of a metal precipitation in the center of the membrane, adding to the disadvantages already mentioned a significant risk of short circuit.

Enfin, le déport obtenu est peu rugueux (le rapport de l'aire active sur l'aire géométrique est au maximum oe 150).Finally, the offset obtained is not very rough (the ratio of the active area to the geometrical area is at most 150).

D'après un autre procédé (brevet japonais n055 39934), on met en contact avec la membrane des sels anioniques du métal, que l'on fait ensuite réduire. Les anions contenant le métal ne peuvent pas pénétrer dans La membrane. De plus, le réducteur doit traverser la membrane pour réagir avec le sel précurseur. Pas plus que dans les autres procédés, il n'est possible de garantir une bonne adhérence du métal déposé sur la membrane, et de plus
le dépit est ici relativement lisse, ce qui nécessite un bombardement ionique préalable de la membrane pour accroftre sa surface spécifique.
According to another process (Japanese Patent No. 55 39934), anionic salts of the metal are brought into contact with the membrane, which are then reduced. Anions containing the metal can not penetrate the membrane. In addition, the reducer must pass through the membrane to react with the precursor salt. No more than in the other processes, it is possible to guarantee a good adhesion of the deposited metal on the membrane, and moreover
the vexation here is relatively smooth, which requires prior ion bombardment of the membrane to increase its specific surface area.

L'invention remédie à ces inconvénients et permet d'obtenir une bonne adhérence entre la membrane et les électrodes. L'invention propose un ensemble électrodesélectrolyte polymère solide comportant un polymère à cations mobiles et un élément métallique, caractérisé en ce que, sur au moins L'une des faces de ladite membrane le métal, généralement noble et choisi parmi le platine, L'iridium, l'or, Le rhodium, le ruthénium, L'argent ou un de leurs alliages, oxydes ou mélanges, se trouve sous forme d'une dispersion en grains très fins en contact éLectrique entre eux, Localisés sous une faible épaisseur dans le polymère à cations mobiles et en ce que la concentration dudit élément métallique augmente de l'intérieur vers L'extérieur dudit polymère à cations mobiles pour former une couche continue et poreuse sur sa surface. The invention overcomes these disadvantages and provides good adhesion between the membrane and the electrodes. The invention proposes a solid polymer electrolyte electrode assembly comprising a mobile cation polymer and a metal element, characterized in that, on at least one of the faces of said membrane, the metal, generally noble and selected from platinum, is iridium. , gold, rhodium, ruthenium, silver or one of their alloys, oxides or mixtures, is in the form of a dispersion in very fine grains in electrical contact with each other, localized under a thin layer in the polymer mobile cation and that the concentration of said metal element increases from the inside to the outside of said mobile cation polymer to form a continuous and porous layer on its surface.

L'invention propose également un ensemble électrodesélectrolyte polymère conducteur à cations mobiles, caractérisé en ce que les faces de la membrane sont recouvertes chacune de composés métalliques différents ou de plusieurs composés métalliques, déposés successivement ou simultanément. The invention also proposes a conductive polymer electrolyte electrolyte assembly with mobile cations, characterized in that the faces of the membrane are each covered with different metallic compounds or with several metal compounds, deposited successively or simultaneously.

L'invention propose aussi un procédé de réalisation de cet ensemble électrodes-électrolyte polymère solide et qui permet en particulier d'obtenir une bonne adhérence entre la membrane et l'élément métallique. En effet, avec ce procédé, il n'y a plus de séparation nette entre L'éLectrode et la membrane mais une jonction présentant des imbrications : un contact intime est alors réalisé. Une surface spécifique (rapport de l'aire active sur l'aire géométrique) et une porosité importantes sont également obtenues. The invention also proposes a method for producing this solid electrolyte-electrolyte polymer assembly and which makes it possible in particular to obtain good adhesion between the membrane and the metal element. Indeed, with this method, there is no clear separation between the electrode and the membrane but a junction having imbrications: intimate contact is then made. A specific surface (ratio of the active area over the geometric area) and a large porosity are also obtained.

L'invention fournit également les moyens de régler l'épaisseur du dépit obtenu, et en particulier de le rendre aussi fin qu'il est suffisant pour conserver un bon rendement énergétique. On réalise alors des économies substantielles de métaux et/ou d'alliages fort couteux. The invention also provides the means to adjust the thickness of the obtained despite, and in particular to make it as thin as it is sufficient to maintain a good energy performance. Substantial savings are then made in metals and / or expensive alloys.

Plus précisément, L'invention a pour objet un procédé pour fabriquer un ensemble électrodes-électrolyte polymère solide dont L'électrolyte contient un réseau d'anions fixes et des cations mobiles, possedant au moins une électrode superficielle formée d'un dépôt létallique, caractérisé en ce que ce dépôt est obtenu par au moins un cycle comprenant Les étapes suivantes - maintenir en contact avec La face à recouvrir des cations
(appartenant à un ou plusieurs sels précurseurs) contenant au
moins un métal devant faire partie du départ métallique pendant
un temps suffisant pour laisser s'échanger au moins
partiellement Les cations contenant Le métal dans l'électrolyte
par échange avec les cations mobiles portés initialement par la
membrane, et - réduire les cations contenant le métal pour faire précipiter
ce métal de façon Localisée et contrôlée.
More specifically, the subject of the invention is a method for producing a solid polymer electrolyte-electrolyte assembly whose electrolyte contains an array of fixed anions and mobile cations, having at least one surface electrode formed of a metal deposit, characterized in that this deposit is obtained by at least one cycle comprising the following steps - keeping in contact with the face to cover cations
(belonging to one or more precursor salts) containing at least
less a metal to be part of the metal part during
enough time to let at least
partially cations containing the metal in the electrolyte
by exchange with mobile cations originally carried by the
membrane, and - reduce the cations containing the metal to precipitate
this metal in a localized and controlled way.

Lors de cette seconde étape, l'élément réducteur commence à pénétrer dans L'électrolyte par une ou deux faces et réduit chimiquement sur place à L'état de métal ou d'alliages ou de mélanges Les sels des cations métalliques ayant préalabLement diffusé dans l'électrolyte polymère solide. Un gradient de concentration du ou des sels précurseurs à l'intérieur de
L'électrolyte polymère conducteur est créé, qui provoque une diffusion en sens inverse des sels encore non réduits dans l'éLectrolyte polymère solide de l'intérieur vers l'extérieur. La réduction se poursuivant, on obtient alors à l'extérieur et sur les faces de l'électrolyte polymère conducteur une couche continue poreuse, un contact électrique avec les grains métalliques précipités à l'intérieur.
In this second step, the reducing element begins to penetrate into the electrolyte on one or both sides and chemically reduces on site the state of metal or alloys or mixtures. The salts of the metal cations having previously diffused into the solid polymer electrolyte. A concentration gradient of the precursor salt (s) within
The conductive polymer electrolyte is created which causes reverse diffusion of the still unreduced salts in the solid polymer electrolyte from the inside to the outside. As the reduction is continued, a porous continuous layer is obtained outside and on the faces of the conductive polymer electrolyte, an electrical contact with the metal grains precipitated inside.

Les étapes de ce procédé peuvent d'ailleurs être répétées plusieurs fois. The steps of this process can also be repeated several times.

Dans une réalisation particulière de l'invention, l'ensemble électrodes-électrolyte polymère solide préparé selon le procédé ci-dessus est modifié sur tout ou partie de la surface interne de L'une ou des deux électrodes. Pour cela, les étapes précédentes sont suivies d'au moins un cycle de dépôt électrochimique d'un létal ou d'un mélange ou d'un alliage des métaux pris notamment dans le groupe iridium, rhodium, ruthénium, or, argent ou encore de Leurs oxydes. Ainsi, les performances électrochimiques sont améliorées. En particulier les surtensions d'électrodes sont diminuées et leur surface active est augmentée. In a particular embodiment of the invention, the solid electrolyte-electrolyte polymer assembly prepared according to the above method is modified on all or part of the inner surface of one or both electrodes. For this, the preceding steps are followed by at least one electrochemical deposition cycle of a lethal metal or a mixture or alloy of metals taken in particular from the group consisting of iridium, rhodium, ruthenium, gold, silver or else Their oxides. Thus, the electrochemical performances are improved. In particular the electrode overvoltages are reduced and their active surface is increased.

Le dépôt électrochimique comprend les deux étapes suivantes : - maintien en contact d'une solution d'un sel ou d'un mélange de
sels précurseurs métalliques cationiques avec L'ensemble
électrodes-électrolyte polymère solide préalablement préparé
pendant un temps suffisant pour laisser s'échanger au moins
partiellement Les cations dudit ou desdits sels précurseurs
avec les cations labiles portés initialement par L'électrolyte, - application d'une différence de potentiel entre la ou les
électrodes préalablement déposées sur l'électrolyte polymère
solide lors des étapes précédentes. Dans le cas où une seule
électrode est déposée, une contre-électrode métallique est
placée près de la face dépourvue d'électrode déposée dans une
solution conductrice.Le courant appliqué est maintenu pendant
un temps suffisant pour réduire ou oxyder selon le sens de
polarisation les sels précurseurs sur la ou les électrodes à
modifier. La réduction ou l'oxydation se produit au contact du
dépot métallique déjà réalisé par voie chimique, donc å
l'intérieur de l'électrolyte polymère solide. On réalise ainsi
un ensemble électrodes-électrolyte polymère solide où le métal
noble le plus cher est déposé en quantité limitée, et de plus
protégé par la matrice de l'électrolyte polymère soLide. Cela
est avantageux lorsqu'il y a des dégagements gazeux au niveau
de l'électrolyte lors d'une électrolyse.
The electrochemical deposition comprises the following two steps: - keeping in contact with a solution of a salt or a mixture of
cationic metal precursor salts with the whole
solid polymer electrolyte electrodes previously prepared
for a time sufficient to let at least
partially Cations of said precursor salt (s)
with the labile cations borne initially by the electrolyte, - application of a potential difference between the one or more
electrodes previously deposited on the polymer electrolyte
solid in the previous steps. In the case where only one
electrode is deposited, a metal counter-electrode is
placed near the electrode-free face deposited in a
conductive solution.The applied current is maintained during
sufficient time to reduce or oxidize in the direction of
polarization the precursor salts on the electrode or electrodes to
edit. Reduction or oxidation occurs in contact with
metal deposit already made by chemical means, therefore å
inside the solid polymer electrolyte. We realize
a solid polymer electrolyte-electrolyte assembly where the metal
most expensive noble is deposited in limited quantity, and moreover
protected by the matrix of the solid polymer electrolyte. it
is advantageous when there are gaseous releases at
electrolyte during electrolysis.

On va maintenant décrire l'invention avec l'aide des figures suivantes annexées à titre illustratif et non limitatif :
- la figure 1 représente schématiquement une cellule électrochimique utilisée dans une application particulière l'électrolyse de l'eau,
- la figure 2 présente schématiquement la structure d'un ensemble électrodes-électrolyte polymère solide de l'invention,
- les figures 3a et 3b illustrent les phénomènes intervenant dans la réalisation de L'ensemble électrodesélectrolyte polymère solide.
The invention will now be described with the help of the following appended figures for illustrative and non-limiting purposes:
FIG. 1 schematically represents an electrochemical cell used in a particular application the electrolysis of water,
FIG. 2 schematically shows the structure of a solid polymer electrolyte-electrolyte assembly of the invention,
FIGS. 3a and 3b illustrate the phenomena involved in producing the solid electrolyte polymer electrolyte assembly.

Sur la figure 1, la membrane est représentée par 1. In FIG. 1, the membrane is represented by 1.

Conformément à la technique usuelle, on la suppose en Nafion. Son épaisseur est environ de 200yom et elle porte sur ses faces opposées deux dép8ts métalLiques Z et 3. Ces dépôts 2 et 3 sont en métal noble pour éviter que la membrane 1 les corrode ; ils jouent un double rôle électrique d'amenée de courant à la membrane 1 et catalytique en favorisant la réaction d'électrolyse. Conformément au premier rôle, une première amenée de courant poreuse et conductrice éLectronique 4 est installée sur un dépôt 2 et une deuxième amenée de courant poreuse et conductrice électronique 5 est installée sur L'autre dépit 3.According to the usual technique, it is assumed in Nafion. Its thickness is about 200 μm and it bears on its opposite sides two metal deposits Z and 3. These deposits 2 and 3 are made of noble metal to prevent the membrane 1 corrodes them; they play a double electrical role of supply of current to the membrane 1 and catalytic by promoting the electrolysis reaction. According to the first role, a first porous and electrically conductive current feed 4 is installed on a deposit 2 and a second porous and electronically conductive current feed 5 is installed on the other 3.

La membrane 1 sépare donc l'extérieur en deux compartiments 6 et 7. Pour réaliser l'électrolyse de L'eau, qui est une application très courante de ces membranes, on installe une alimentation d'eau qui atteint le dépit 2 suivant la flèche 8. L'eau est décomposée à l'interface et un dégagement d'oxygène se forme et est récupéré dans le compartiment 6. Par contre, attirés par la cathode, les protons produits par l'oxydation de
L'eau traversent la membrane 1 suivant la flèche 9 et finissent par arriver sur le dép8t de métal opposé 3. Un dégagement d'hydrogène se produit alors dans le compartiment correspondant 7 à partir essentiellement de la jonction de la membrane 1 et de ce dépot 3.
The membrane 1 thus separates the outside into two compartments 6 and 7. To carry out the electrolysis of water, which is a very common application of these membranes, a water supply is installed which reaches the defect 2 along the arrow 8. The water is decomposed at the interface and a release of oxygen is formed and is recovered in the compartment 6. On the other hand, attracted by the cathode, the protons produced by the oxidation of
The water passes through the membrane 1 along the arrow 9 and finally reaches the opposite metal deposit 3. A hydrogen evolution then occurs in the corresponding compartment 7 essentially from the junction of the membrane 1 and this deposit 3.

La stabilité chimique de la membrane de Nafion 1 est garantie par l'existence d'un réseau d'anions SO fixes dans
+ 3 cette membrane 1. Seuls les cations, ici H , sont déplacés au cours de la réaction.
The chemical stability of the Nafion 1 membrane is guaranteed by the existence of a network of fixed SO anions in
+ 3 this membrane 1. Only the cations, here H, are displaced during the reaction.

On comprend tout de suite à l'aide de cette figure que les dégagements gazeux, notamment à la jonction de la membrane 1 et des dépôts 2 et 3, risquent de provoquer Le décollement de ces derniers et que d'autre part des dépôts 2 et 3 trop épais et trop peu poreux contrarient le passage des produits de la réaction. It is immediately understood by means of this figure that the gaseous releases, especially at the junction of the membrane 1 and deposits 2 and 3, may cause the detachment of the latter and that secondly deposits 2 and 3 too thick and not very porous counteract the passage of products of the reaction.

La figure 2 représente la structure d'une électrode métallique déposée selon L'invention sur l'une des faces d'une membrane d'électrolyte polymère solide. Il s'agit d'une photographie grossie 6000 fois. Trois zones dilférentes
apparaissent : a, b, c.
FIG. 2 represents the structure of a metal electrode deposited according to the invention on one of the faces of a solid polymer electrolyte membrane. This is a photograph magnified 6000 times. Three different zones
appear: a, b, c.

La zone a correspond à la partie externe du dépôt métallique, à l'extérieur de la surface de la membrane 1. Son
épaisseur est de 1,5 > lm environ. C'est un dép8t poreux, adhérant
solidement à la membrane 1 puisqu'il se prolonge à l'intérieur de
celle-ci sur une zone b. La zone c constitue l'éLectrolyte
polymère solide dépourvu de métal.
Zone a corresponds to the external part of the metallic deposit, outside the surface of the membrane 1. Its
thickness is about 1.5> lm. It is a porous deposit, adhering
solidly to the membrane 1 since it extends inside
this one on an area b. Zone c constitutes the electrolyte
solid polymer without metal.

La zone b comporte des petites particules métalliques
sphériques de faible diamètre (de 5 à quelques dizaines de nanomètres).
Zone b has small metal particles
spherical small diameter (from 5 to a few tens of nanometers).

Près de la surface de la membrane, dans la partie b1 de
la zone b, les particules sont en contact électrique avec le dépot externe et en contact électrique entre elles. Cela confère à l'électrode une excellente adhérence à la membrane et une grande surface spécifique supérieure à 400. C'est en effet la partie bl qui est la plus importante de ces deux points de vue de résistance mécanique et d'efficacité électrochimique. Au fur et à mesure qu'on s'enfonce dans L'électrolyte solide, la densité volumique de particules diminue. Elles cessent d'être en contact électrique les unes avec les autres dans La partie b2 de la zone b.
Near the surface of the membrane, in part b1 of
zone b, the particles are in electrical contact with the external deposit and in electrical contact with each other. This gives the electrode excellent adhesion to the membrane and a large specific surface area greater than 400. It is in fact the part bl which is the most important of these two points of view of mechanical strength and electrochemical efficiency. As one sinks into the solid electrolyte, the particle density decreases. They cease to be in electrical contact with each other in part b2 of zone b.

Les particules présentes dans la partie b2 de la zone b correspondent à une faible perte de catalyseur du fait de leur faible taille et de leur faible densité. L'épaisseur jointe des parties bl et b2 est 6juin. Comme on va le constater plus loin, les épaisseurs données ici ne sont cependant pas les seules que l'on peut obtenir avec L'invention mais dépendent. au contraire des facteurs de fabrication. Elles ne correspondent qu'à un exemple. The particles present in part b2 of zone b correspond to a small loss of catalyst because of their small size and low density. The joint thickness of parts b1 and b2 is June 6th. As will be seen below, however, the thicknesses given here are not the only ones that can be obtained with the invention but depend on them. contrary to manufacturing factors. They only correspond to an example.

On se reporte maintenant à la figure 3a qui représente l'évolution dans le temps des profils de concentration d'un sel cationique précurseur à L'intérieur de l'électrolyte polymère solide, lorsqu'un échantillon est immergé dans une solution d'un de ces sels. Les mêmes phénomènes d'échange se produisent Lorsque
L'électrolyte polymère solide est immergé dans une solution d'un mélange de ces sels : il y a alors incorporation simultanée de plusieurs sels précurseurs. Les abscisses sont prises suivant l'épaisseur de la membrane 1, et les extrémités du diagramme correspondent aux surfaces opposées de cette membrane 1. Les ordonnées de la figure 3a correspondent à des graduations de concentration.Les profils il à 15 représentent ce qui se produit si l'on met les surfaces de la membrane 1 en contact avec des cations contenant le métal ou les métaux à déposer.
Referring now to FIG. 3a, which shows the evolution over time of the concentration profiles of a precursor cationic salt inside the solid polymer electrolyte, when a sample is immersed in a solution of one of these salts. The same exchange phenomena occur when
The solid polymer electrolyte is immersed in a solution of a mixture of these salts: there is then simultaneous incorporation of several precursor salts. The abscissas are taken according to the thickness of the membrane 1, and the ends of the diagram correspond to the opposite surfaces of this membrane 1. The ordinates of FIG. 3a correspond to concentration graduations. The profiles 11 to 15 represent what occurs. if the surfaces of the membrane 1 are brought into contact with cations containing the metal or metals to be deposited.

Ces cations peuvent être par exemple des sels
2+ 3+ cationiques tels que Pt(NH ) ou Ir(H O) t Ru3+, Ru(OH)
34 2 6 ou tout autre cation en solution contenant les métaux du groupe déjà cité. Ils tendent à remplacer par échange et diffusion les cations primitivement présents dans la membrane 1 et mobiles comme on l'a déjà vu. Le remplacement est immédiat aux surfaces et plus lent en profondeur. Le profil il représente l'évolution de la pénétration suivant la profondeur : la concentration de cations contenant le métal à déposer décrit très rapidement suivant la profondeur et finit par devenir nulle, et laisse ainsi une épaisseur relativement importante au coeur de la membrane 1 contenant encore uniquement les cations primitifs.A un stade plus avancé représenté par le profil 12, cette zone non entamée a disparu et on trouve donc des cations contenant le métal partout dans la membrane 1. Leur concentration au coeur reste toutefois faible. A des stades plus avancés encore, représentés par les profils 13 et 14, les différences de concentrations entre les surfaces et le coeur décroissent progressivement au fur et à mesure que tes cations primitifs sont évacués. Finalement, selon te profil 15, tous les cations primitifs ont disparu et ont été remplacés par des cations comprenant le métal à déposer et la concentration de ceux-ci est uniforme quel que soit l'endroit de la membrane 1.
These cations can be for example salts
Cationic 2+ 3+ such as Pt (NH) or Ir (HO) t Ru3 +, Ru (OH)
34 2 6 or any other cation in solution containing the metals of the group already mentioned. They tend to replace by exchange and diffusion the cations originally present in membrane 1 and mobile as we have already seen. The replacement is immediate to the surfaces and slower in depth. The profile represents the evolution of the penetration according to the depth: the concentration of cations containing the metal to be deposited describes very quickly according to the depth and ends up becoming null, and thus leaves a relatively important thickness with the heart of the membrane 1 still containing only primitive cations.A more advanced stage represented by the profile 12, this untouched area has disappeared and so we find cations containing the metal throughout the membrane 1. Their concentration in the heart remains low. At even more advanced stages, represented by the profiles 13 and 14, the differences in concentrations between the surfaces and the heart gradually decrease as the primitive cations are evacuated. Finally, according to profile 15, all the primitive cations have disappeared and have been replaced by cations comprising the metal to be deposited and the concentration thereof is uniform irrespective of the location of the membrane 1.

Le phénomène d'échange progressif des cations initialement présents dans l'électrolyte polymère solide par les cations métalliques du ou des sels précurseurs illustrés par la figure 3a est utilise dans L'invention afin de précipiter de façon localisée le métal ou les métaux (si des mélanges de sels précurseurs sont employés). The phenomenon of progressive exchange of the cations initially present in the solid polymer electrolyte by the metal cations of the precursor salt or salts shown in FIG. 3a is used in the invention in order to locally precipitate the metal (s) (if mixtures of precursor salts are used).

Pour une réalisation optimale, l'électrolyte polymère solide est immergé dans une solution d'un sel cationique précurseur suffisamment longtemps (15 mn. pour une concentration en sel de 0,01 mole/l) afin d'atteindre le profil 11 (figures 3a et 3b) qui correspond à un échange partiel. For optimum performance, the solid polymer electrolyte is immersed in a solution of a precursor cationic salt for a long time (15 minutes at a salt concentration of 0.01 mol / l) in order to reach the profile 11 (FIGS. and 3b) which corresponds to a partial exchange.

Puis, L'électrolyte polymère solide est sorti de la solution, rincé à L'eau pure et mis en contact avec un agent réducteur, par exemple du borohydrure de sodium NaBH dilué dans
4 l'eau pure à 3 g/l, mais tout autre réducteur pourrait convenir.
Then, the solid polymer electrolyte is removed from the solution, rinsed with pure water and brought into contact with a reducing agent, for example sodium borohydride NaBH, diluted in
4 pure water at 3 g / l, but any other reducer may be suitable.

Le réducteur pénètre dans l'électrolyte polymère solide et réduit à l'état de métal les sels cationiques qu'il rencontre à partir de la surface. Du fait de ce phénomène chimique de réduction et donc de diminution de la concentration des sels se produit un phénomène physique de diffusion des sels n'ayant pas précipité de l'intérieur vers l'extérieur et qui est donc inverse de la diffusion précédente. Ce phénomène a pour effet de créer un profil de précipitation de métal 21 plus proche de la surface de
L'électrolyte polymère solide que le profil 11 de concentration des sels au début de la réduction. Parallèlement, on constate l'apparition d'un dépôt métallique délimité par le profil 21' à
L'extérieur de l'électrolyte polymère solide qui correspond à la zone a de la figure 2.
The reducer enters the solid polymer electrolyte and reduces the cationic salts it encounters from the surface to the metal state. Because of this chemical phenomenon of reduction and therefore of reduction of the concentration of salts, a physical phenomenon of diffusion of the salts has not occurred which has not precipitated from the inside towards the outside and which is therefore inverse of the previous diffusion. This phenomenon has the effect of creating a metal precipitation profile 21 closer to the surface of
The solid polymer electrolyte as the salt concentration profile 11 at the beginning of the reduction. At the same time, there is the appearance of a metal deposit delimited by the profile 21 'to
The outside of the solid polymer electrolyte which corresponds to the zone a of FIG.

On obtient donc un dépôt métallique dense en surface, quoique présentant une bonne surface d'échange, et formé de petits grains dont la concentration diminue progressivement mais rapidement vers l'intérieur de la membrane. Ces caractéristiques générales se retrouvent après réduction de sels cationiques présentant aussi bien le profil 11 au moment de la réduction qu'un des autres profils 12, 13, 14 ou 15. On constate toutefois que le précipité est davantage Localisé en surface, et donc plus efficace, si on débute la réduction en partant d'un profil Il correspondant à une diffusion relativement faible des sels cationiques : les précipités obtenus à partir des autres profils présentent, toutes choses égales par ailleurs, des zones b2, où les grains sont inefficaces, plus importantes. A dense metal deposit is thus obtained on the surface, although having a good exchange surface, and formed of small grains whose concentration decreases gradually but rapidly towards the inside of the membrane. These general characteristics are found after reduction of cationic salts having both the profile 11 at the time of reduction that one of the other profiles 12, 13, 14 or 15. However, it is found that the precipitate is more localized at the surface, and therefore more effective, if we start the reduction starting from a profile Il corresponding to a relatively weak diffusion of cationic salts: the precipitates obtained from the other profiles have, all things being equal, zones b2, where the grains are ineffective, more important.

Pour obtenir un dépôt extérieur, correspondant à la zone a, plus important, on opère avec une solution réductrice fortement diluée. La pénétration du réducteur dans la membrane est ralentie, si bien que la précipitation est ici encore davantage Localisée à la surface, d'autant plus qu'elle est plus
Lente et que la diffusion des cations vers l'extérieur est plus complète. La connaissance des profils 11 à 15 permet donc de faire précipiter le métal de façon localisee et contrôlée.
To obtain an external deposit, corresponding to the zone a, more importantly, one operates with a strongly diluted reducing solution. The penetration of the reducer into the membrane is slowed down, so that the precipitation is here even more localized on the surface, especially since it is more
Slow and the diffusion of cations outward is more complete. Knowledge of the profiles 11 to 15 thus makes it possible to precipitate the metal in a localized and controlled manner.

Le processus est achevé quand les cations ont été réduIts. La membrane et Les dép6ts métalliques sont plonges, avant d'être utilisés, dans une solution qui permet de réintroduire les cations mobiles souhaités dans la membrane. The process is complete when the cations have been reduced. The membrane and metal deposits are dipped, before being used, in a solution which makes it possible to reintroduce the desired mobile cations into the membrane.

Les inventeurs ont également constaté qu'il peut être très avantageux de plonger préalablement la membrane i de Nafion dans de l'eau pressurisée à quelques bars à 160-1800C (pendant un ou quelques quarts d'heure). Les modifications que cette opération apporte à la structure de la membrane 1 permettent d'obtenir ensuite les mêmes performances électrochimiques avec des dépôts métalliques de teneur jusqu'à dix fois plus faible. Le reste du procédé n'est pas modifié pour l'essentiel. The inventors have also found that it can be very advantageous to pre-dive the Nafion membrane i in pressurized water at a few bars at 160-1800C (for one or a few quarters of an hour). The modifications that this operation brings to the structure of the membrane 1 can then obtain the same electrochemical performance with metal deposits of content up to ten times lower. The rest of the process is essentially unaffected.

Ces indications étant données, on va maintenant décrire en détail cinq exemples qui correspondent à des conditions jugées favorables, c'est-à-dire qui permettent d'obtenir des électrodes qui sont poreuses, qui présentent un fort rapport d'aire spécifique active (supérieur à 400), qui sont très localisées (quelques microns de profondeur à L'intérieur de L'électrolyte polymère solide) et qui sont très adhérentes (l'adhérence est estimée lors d'un fonctionnement en électrolyse de L'eau sous fort dégagement gazeux, c'est-à-dire à des densités de courant de 1 A/cm , et pendant des durées de quelques centaines d'heures. Given these indications, five examples will now be described in detail, which correspond to conditions deemed favorable, that is to say which make it possible to obtain electrodes which are porous and which have a high active surface area ratio ( greater than 400), which are very localized (a few microns deep inside the solid polymer electrolyte) and which are very adherent (the adhesion is estimated during an operation in electrolysis of water under heavy clearing gaseous, that is to say at current densities of 1 A / cm, and for periods of a few hundred hours.

Ces conditions très éprouvantes pour les systèmes constituent un excellent critère d'évaluation de L'adhérence des dépôts). These very demanding conditions for the systems constitute an excellent criterion of evaluation of the adhesion of the deposits).

Les dépôts peuvent être réalisés sur une seule des deux faces de l'électrolyte polymère solide en montant celui-ci dans une cellule à deux compartiments ; on fait ensuite circuler successivement dans un de ces deux compartiments une solution de sels métalliques précurseurs puis un agent réducteur. Ce dernier peut être un gaz tel que l'hydrogène mais les meilleurs résultats ont été obtenus avec des solutions aqueuses de borohydrures (par exemple les borohydrures de sodium flaSH ) ou d'hydrazine (N H ).  The deposits can be made on only one of the two faces of the solid polymer electrolyte by mounting it in a cell with two compartments; a solution of precursor metal salts and then a reducing agent are then successively circulated in one of these two compartments. The latter may be a gas such as hydrogen but the best results have been obtained with aqueous solutions of borohydrides (for example sodium borohydrides flaSH) or hydrazine (N H).

4 24
Les essais réalisés ont été faits sur des échantillons dont la surface varie de quelques centimètres carrés à quelques centaines de centimètres carrés, et les résultats obtenus sont reproductibles. Le choix de l'électrolyte polymère solide est fonction des caractéristiques des produits présents sur le marché.
4 24
The tests carried out were made on samples whose surface varies from a few square centimeters to a few hundred square centimeters, and the results obtained are reproducible. The choice of the solid polymer electrolyte is a function of the characteristics of the products on the market.

Dans une réalisation particulière de L'invention, l'ensemble électrodes-électrolyte polymére solide précédemment préparé reçoit un dépôt électrochi#ique localisé sur la surface des fins grains de l'élément métallique déjà précipité dans la partie interne de l'électrolyte polymère solide. On peut ainsi améliorer les performances électrochimiques de L'ensemble électrodes-électrolyte polymère solide et d'autre part économiser un métal noble cher en précipitant chimiquement dans la première phase un métal noble moins cher et en le recouvrant électrochimiquement par un autre métal noble plus cher et plus performant (par exemple l'iridium vis-à-vis du platine) constituant un film très mince.Ce deuxième métal noble ne peut que se déposer là où la réaction électrochimique a lieu, donc a l'intérieur du polymère solide et obligatoirement sur le premier métal noble, essentiellement entre les grains du premier métal dans la zone b. Ainsi, on réduit la totalité du deuxième sel précurseur et cette dernière étape conduit à une augmentation de l'efficacité de L'ensemble électrodes-électrolyte polymère solide. La réduction électrochimique crée de plus des parties métalliques reliant les petits grains du premier élément métallique précipité qui pouvaient ne pas se trouver en contact
électrique, améliorant ainsi encore quelque peu l'efficacité du
système.
In a particular embodiment of the invention, the solid electrolyte-electrolyte electrode assembly previously prepared receives an electrochemical deposit located on the surface of the fine grains of the metal element already precipitated in the internal part of the solid polymer electrolyte. It is thus possible to improve the electrochemical performances of the solid polymer electrolyte-electrolyte assembly and, on the other hand, to save an expensive noble metal by chemically precipitating in the first phase a cheaper noble metal and covering it electrochemically with another more expensive noble metal. and more efficient (for example iridium vis-à-vis platinum) constituting a very thin film. This second noble metal can only be deposited where the electrochemical reaction takes place, therefore inside the solid polymer and obligatorily on the first noble metal, essentially between the grains of the first metal in zone b. Thus, the totality of the second precursor salt is reduced and this last step leads to an increase in the efficiency of the solid polymer electrolyte-electrolyte assembly. The electrochemical reduction further creates metal parts connecting the small grains of the first precipitated metal element which may not be in contact with each other.
electric power, thus further improving the efficiency of the
system.

EXEPLE 1
LXEMPLE#i
Une membrane de Nafion (poids équivalent 1100) sous
+ 2
forme H de 5 cm préalablement nettoyée (par exemple par
introduction pendant 30 minutes dans une solution bouillante
d'acide nitrique molaire, puis par introduction pendant une heure
dans de L'eau bouillante à 1000C sous pression atmosphérique),
3 est plongée dans 10 cm d'une solution de Pt(NH ) Cl à 0,01
34 2 mole/litre pendant 15 minutes.
EXEPLE 1
LXEMPLE # i
A membrane of Nafion (weight equivalent 1100) under
+ 2
H form of 5 cm previously cleaned (for example by
introduction for 30 minutes in a boiling solution
molar nitric acid, then by introduction for one hour
in boiling water at 1000C under atmospheric pressure),
3 is immersed in 10 cm of a solution of Pt (NH) Cl at 0.01
34 mole / liter for 15 minutes.

Puis la membrane est sortie de cette solution, rincée
superficiellement à L'eau pure et introduite immédiatement dans
3 50 cm d'une solution de borohydrure de sodium qui titre 3g/litre pendant une heure. Cette solution réductrice est renouvelée après 5, 30 et 45 minutes. L'ensemble de ces opérations (sauf le nettoyage préalable) est ensuite répété une seconde fois, et entre ces deux cycles d'opération, la membrane est introduite dans une solution aqueuse d'acide chlorhydrique à 0,5 mole/litre pour remplacer les ions par des protons, puis rincée à l'eau pure.
Then the membrane is out of this solution, rinsed
superficially to pure water and introduced immediately into
50 cm 3 of a solution of sodium borohydride titrated 3 g / liter for one hour. This reducing solution is renewed after 5, 30 and 45 minutes. All these operations (except the preliminary cleaning) is then repeated a second time, and between these two cycles of operation, the membrane is introduced into an aqueous solution of 0.5 mol / l hydrochloric acid to replace the ions by protons, then rinsed with pure water.

La teneur superficielle en platine sur chacune des deux
2 faces est comprise entre 0,8 et 1,5 mg/cm . La tension de cellule
2 en électrolyse de L'eau est de 2,10 V à 1 A/cm et à 800C.
The platinum content on each of the two
2 faces is between 0.8 and 1.5 mg / cm. Cell voltage
2 in electrolysis of water is 2.10 V at 1 A / cm and 800C.

EXEMPLE~~
Une procédure analogue à celle décrite dans l'exemple 1 a été suivie aux différences près que la membrane a été, après
L'étape préalable de nettoyage, introduite pendant une heure dans de l'eau pressurisée à 1600C, et qu'un seul cycle de chargementprécipitation a été effectue.
~~ EXAMPLE
A procedure analogous to that described in Example 1 was followed except that the membrane was, after
The preliminary cleaning step, introduced for one hour in pressurized water at 1600C, and only one loading cycleprecipitation was carried out.

Dans ce cas, les mêmes performances électrochimiques que celles de L'exemple 1 ont été obtenues, mais la teneur superficielle en platine sur chacune des deux faces est comprise
2 entre 0,1 et 0,2 mg/cm
EXEMPLE 3
Une procédure analogue à celle décrite dans L'exemple 1 a été suivie, mais cette fois La membrane a été plongée dans une solution contenant un mélange d'un sel de platine Pt(NH ) Cl
34 2 et de plusieurs sels cationiques d'iridium.La solution d'iridium a été obtenue à partir de K IrCt par dissolution dans une
2 6
solution de soude à 0,1 mole/Litre, à pH d'environ 8 ajusté avec une solution d'acide perchlorique à 0,1 mole/Litre, puis par décantation et récupération du précipité forme et dissolution de ce même précipité dans une solution d'acide perchlorique à 0,1 mole/litre. Le sel de platine est ensuite dissous dans cette solution. La teneur totale en iridium est d'environ 0,01 mole/Litre et la concentration en sel de platine est de 0,01 mole/litre. Après deux cycles successifs de chargementprécipitation, la teneur en métal noble sur chaque face est
2 comprise entre 0,8 et 1,5 mg/cm (environ 70X de platine), et en
2 électrolyse de l'eau on obtient 2,00V à 1 A/cm à 800C.
In this case, the same electrochemical performances as those of Example 1 were obtained, but the platinum surface content on each of the two faces is included
2 between 0.1 and 0.2 mg / cm
EXAMPLE 3
A procedure similar to that described in Example 1 was followed, but this time the membrane was immersed in a solution containing a mixture of a platinum salt Pt (NH) Cl
34 2 and several cationic salts of iridium.The iridium solution was obtained from K IrCt by dissolution in a
2 6
sodium hydroxide solution at 0.1 mole / liter, at a pH of about 8, adjusted with a perchloric acid solution at 0.1 mole / liter, then by decantation and recovery of the precipitate, form and dissolution of this same precipitate in a solution perchloric acid at 0.1 mole / liter. The platinum salt is then dissolved in this solution. The total iridium content is about 0.01 mole / liter and the platinum salt concentration is 0.01 mole / liter. After two successive cycles of pre-precipitation, the noble metal content on each side is
2 between 0.8 and 1.5 mg / cm (approximately 70X platinum), and in
2 electrolysis of the water is obtained 2.00V at 1 A / cm at 800C.

EXEMPLE 4
Un ensemble électrodes-électrolyte polymère solide préparé selon la méthode décrite dans l'exemple 1 est montée dans une cellule à deux compartiments. Deux grilles d'amenée de courant en platine sont plaquées sur chacun des dépôts.
EXAMPLE 4
A solid polymer electrolyte-electrolyte assembly prepared according to the method described in Example 1 is mounted in a cell with two compartments. Two platinum current feed grids are plated on each of the deposits.

Dans un des deux compartiments, on introduit pendant quelques minutes (1 à 5) une solution de sels cationiques d'iridium à 0,01 mole/litre comme celle décrite dans L'exemple 3. In one of the two compartments, a solution of cationic salts of iridium at 0.01 mol / liter, as described in Example 3, is introduced for a few minutes (1 to 5).

Dans L'autre compartiment, on met de l'eau pure. In the other compartment, we put pure water.

Puis la solution de sels d'iridium est enlevée, remplacée par de L'eau pure et on fait passer du courant dans La
2 cellule sous forte densité de courant (entre 0,5 et 1 A/cm ) pendant 15 minutes à une heure, La cathode étant l'électrode où a été introduit l'iridium.
Then the solution of iridium salts is removed, replaced by pure water and the current is passed through.
2 cell under high current density (between 0.5 and 1 A / cm) for 15 minutes to one hour, the cathode being the electrode where the iridium was introduced.

Après cela, on obtient une teneur en iridium sur une
2 des deux électrodes de 0,1 à 0,3 mg/cm . En électrolyse de L'eau,
L'électrode contenant de l'iridium étant utilisée comme anode, on
2 obtient une tension de cellule de 1,80 V à 1 A/cm et 800C.
After that, an iridium content is obtained on a
2 of the two electrodes from 0.1 to 0.3 mg / cm. In electrolysis of water,
Since the electrode containing iridium is used as anode,
2 obtains a cell voltage of 1.80 V at 1 A / cm and 800C.

EXEMPLE 5
Une procédure analogue à celle décrite dans L'exemple 4 a été suivie, à la différence près que l'on introduit dans un des deux compartiments une solution contenant un mélange de sels d'iridium (préparé comme Indiqué dans l'exemple 3) et de ruthénium (RuCI ) à 0,01 mole/litre.
EXAMPLE 5
A procedure analogous to that described in Example 4 was followed, except that a solution containing a mixture of iridium salts (prepared as indicated in Example 3) was introduced into one of the two compartments. ruthenium (RuCl) at 0.01 mol / liter.

3 - 2
On obtient une teneur en iridium de 0,05 à 0,1 ng/cm
2 et une teneur en ruthénium de 0,08 à 0,15 mg/cm . Les
2 performances en électrolyse de l'eau sont de 1,75 V à 1 A/cm et 800C.
3 - 2
An iridium content of 0.05 to 0.1 ng / cm is obtained
2 and a ruthenium content of 0.08 to 0.15 mg / cm. The
2 performances in electrolysis of water are 1.75 V at 1 A / cm and 800C.

Le procédé peut être généralisé à tout élément pouvant être réduit chimiquement ou électrochimiquement. La liste des métaux nobles utilisables : platine, iridium, or, rhodium, ruthénium, palladium, argent peut alors être étendue aux éléments suivants : vanadium, chrome, fer, nickel, cobalt, cuivre, zinc, étain, antimoine, plomb, bismuth de façon à obtenir des électrodes de métaux purs ou toute combinaison de mélange de métaux ou d'alliages. Pour les métaux facilement oxydables, il ne faudra pas envisager d'utilisation en milieu acide. Les domaines d'application couverts par L'invention sont ceux des électrosynthèses minérales (par exemple l'électrolyse de l'eau en milieu acide ou alcalin, électrolyse chlore-soude) et organiques (par exemple la réduction de L'acide oxalique), des capteurs à gaz (par exemple ceux à alcool) et des piles de combustible (par exemple H /0 ).  The method can be generalized to any element that can be chemically or electrochemically reduced. The list of usable noble metals: platinum, iridium, gold, rhodium, ruthenium, palladium, silver can then be extended to the following elements: vanadium, chromium, iron, nickel, cobalt, copper, zinc, tin, antimony, lead, bismuth to obtain pure metal electrodes or any combination of metal or alloy mixtures. For easily oxidizable metals, it should not be considered for use in acidic medium. The fields of application covered by the invention are those of mineral electrosyntheses (for example the electrolysis of water in an acid or alkaline medium, chlor-alkali electrolysis) and organic electrolysis (for example the reduction of oxalic acid), gas sensors (for example those with alcohol) and fuel cells (for example H / O).

Claims (18)

REVENDICATIONS 1. Procédé pour fabriquer un ensemble constitué d'un électrolyte (1) sous forme de polymère solide contenant un réseau d'anions fixes et des cations mobiles, possédant au moins une surface correspondant à une électrode, L'électrode étant composée d'un dépôt métallique (2, 3), caractérisé en ce que ce dépôt est obtenu par au moins un cycle comprenant les étapes suivantes - maintenir en contact avec la surface à recouvrir des cations A method for manufacturing an assembly consisting of an electrolyte (1) in solid polymer form containing an array of fixed anions and mobile cations, having at least one surface corresponding to an electrode, the electrode being composed of a metal deposit (2, 3), characterized in that this deposit is obtained by at least one cycle comprising the following steps - keeping in contact with the surface to be coated with cations contenant au moins un métal devant faire partie du dépôt containing at least one metal to be part of the deposit métallique pendant un temps suffisant pour laisser s'échanger metal for a period of time sufficient to allow au moins partiellement les cations contenant le métal dans at least partially the cations containing the metal in L'électrolyte avec les cations mobiles, et - réduire les cations contenant le métal pour faire précipiter le Electrolyte with mobile cations, and - reduce the cations containing the metal to precipitate the métal de façon Localisée et contrôlée. Localized and controlled way metal. 2. Procédé pour fabriquer un ensemble électrodesélectrolyte polymère solide selon la revendication 1, caractérisé en ce que les cations laissés en contact avec la surface à recouvrir comprennent au moins deux métaux différents. 2. Process for producing a solid polymer electrolyte electrode assembly according to claim 1, characterized in that the cations left in contact with the surface to be coated comprise at least two different metals. 3. Procédé pour fabriquer un ensemble électrodesélectrolyte polymère solide selon L'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'électrolyte est en polymère perfluorosulfonique. 3. A method for manufacturing a solid polymer electrolyte electrode assembly according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the electrolyte is perfluorosulfonic polymer. 4. Procédé pour fabriquer un ensemble électrodesélectrolyte polymère solide selon la revendication 3, caractérisé en ce que les métaux sont choisis parmi le platine, L'iridium, le ruthénium, l'or, le rhodiur, le palladium et l'argent. 4. Process for producing a solid polymer electrolyte electrode assembly according to claim 3, characterized in that the metals are selected from platinum, iridium, ruthenium, gold, rhodium, palladium and silver. 5. Procédé pour fabriquer un ensemble électrodesélectrolyte polymère solide selon la revendication 3, caractérisé en ce que les métaux sont choisis parmi le fer et le nickel. 5. Process for producing a solid polymer electrolyte electrode assembly according to claim 3, characterized in that the metals are selected from iron and nickel. 6. Procédé pour fabriquer un ensemble électrodesélectrolyte polymère solide selon L'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les cations sont réduits par une solution réductrice diluée. A process for producing a solid polymer electrolyte electrode assembly according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the cations are reduced by a dilute reducing solution. 7. Procédé pour fabriquer un ensemble électrodes éLectroLyte polymère solide selon les revendications 2 et 4, caractérisé en ce que les métaux déposés sont successivement le platine et L'iridium.  7. A method for producing a solid polymer electrolytic electrode assembly according to claims 2 and 4, characterized in that the deposited metals are successively platinum and iridium. 8. Procédé pour fabriquer un ensemble électrodes éLectrolyte polymère solide, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un dépôt additionnel de métal sur un dépôt antérieur (2, 3) obtenu selon L'une quelconque des revendications 1 à 7, le dépôt additionnel étant obtenu par les étapes suivantes : - déposer des cations contenant Le métal sur le dépôt antérieur, - polariser cathodiquement le dépôt antérieur pour opérer une 8. A method for manufacturing a solid polymer electrolyte electrode assembly, characterized in that it comprises at least one additional deposit of metal on a prior deposit (2, 3) obtained according to any one of claims 1 to 7, the additional deposit being obtained by the following steps: depositing cations containing the metal on the previous deposit, cathodically polarizing the previous deposit to operate a réduction des cations contenant le métal. reduction of the cations containing the metal. 9. Procédé pour fabriquer un ensemble électrodesélectrolyte polymère solide selon L'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que L'éLectrolyte (1) est préalablement plongé dans de L'eau pressurisée vers 1700C. 9. A method for manufacturing a solid electrolyte electrolyte electrode assembly according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the electrolyte (1) is previously immersed in pressurized water to 1700C. 10. Ensemble électrodes (2,3)-électrolyte (1), 10. Electrode (2,3) -electrolyte assembly (1), L'électrolyte étant un polymère solide contenant un réseau fixe d'anions et des cations mobiles, caractérisé en ce qu'il comprend, sur au moins une surface de L'électrolyte, une électrode constituée d'un dépôt métallique qui se compose d'une première partie (b) dans L'électrolyte, mêlée au polymère solide et formée de grains de quelques nanomètres de diamètre ayant une concentration croissante vers la surface, les grains étant en contact électrique près de la surface ; ainsi que d'une seconde partie (a) hors de L'électrolyte, adhérant à l'électrolyte et à la première partie.The electrolyte being a solid polymer containing a fixed network of anions and mobile cations, characterized in that it comprises, on at least one surface of the electrolyte, an electrode consisting of a metal deposit which consists of a first portion (b) in the electrolyte, mixed with the solid polymer and formed of grains of a few nanometers in diameter having an increasing concentration towards the surface, the grains being in electrical contact near the surface; as well as a second part (a) out of the electrolyte, adhering to the electrolyte and the first part. 11. Ensemble électrodes-électrolyte selon la revendication 10, cacractérisé en ce que le dépôt métallique est constitué d'un métal pur. 11. Electrode-electrolyte assembly according to claim 10, characterized in that the metal deposit consists of a pure metal. 12. Ensemble électrodes-électrolyte selon la revendication 10, caractérisé en ce que le dépôt métallique est constitué d'un mélange de métaux. 12. electrolyte-electrolyte assembly according to claim 10, characterized in that the metal deposit consists of a mixture of metals. 13. Ensemble électrodes-électrolyte selon la revendication 10, caractérisé en ce que le dépôt métallique est constitué d'au moins un métal présent dans un compose.  Electrode-electrolyte assembly according to claim 10, characterized in that the metallic deposit consists of at least one metal present in a compound. 14. Ensemble électrodes-électrolyte selon les revendications 10 et 12, caractérisé en ce que la seconde partie (a) du dépôt est constituée d'un premier métal et en ce que la première partie (b) du dépôt est constituée d'un mélange de grains du premier métal et d'au moins un deuxième métal. 14. electrolyte-electrolyte assembly according to claims 10 and 12, characterized in that the second portion (a) of the deposit consists of a first metal and in that the first part (b) of the deposit consists of a mixture grains of the first metal and at least one second metal. 15. Ensemble électrodes-électrolyte selon la revendication 14, caractérisé en ce que le premier métal est le platine et le deuxième métal L'iridium.  15. Electrode-electrolyte assembly according to claim 14, characterized in that the first metal is platinum and the second metal is iridium. 16. Ensemble électrodes-électrolyte selon l'une quelconque des revendications 11 à 14, caractérisé en ce que les métaux sont choisis parmi le platine, L'iridium, le ruthénium, le rhodium, le palladium, l'or et L'argent.  16. An electrolyte-electrolyte assembly according to any one of claims 11 to 14, characterized in that the metals are selected from platinum, iridium, ruthenium, rhodium, palladium, gold and silver. 17. Ensemble électrodes-électrolyte selon L'une quelconque des revendications 11 à 14, caractérisé en ce que les métaux sont choisis parmi le fer et le nickel. 17. An electrolyte-electrolyte assembly according to any one of claims 11 to 14, characterized in that the metals are selected from iron and nickel. 18. Ensemble électrodes-électrolyte selon L'une quelconque des revendications 10 à 17, caractérisé en ce que le polymère solide est perfluorosulfonique.  Electrode-electrolyte assembly according to one of Claims 10 to 17, characterized in that the solid polymer is perfluorosulfonic.
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