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As a result of the research of a more integrated process for hydrogen production, a new concept of membrane-less electrochemical reformer rises up for single-step hydrogen production in a single chamber reactor. In this system, the solid polymeric electrolyte is replaced by a low concentration liquid KOH solution electrolyte, simplifying its scale up and enhancing the stability of the cell. The viability of the system is studied for electrochemical reforming of ethanol and under an alkaline environment, which avoids the use of Pt-Ru or Pt-Sn high metal loading electrodes. Instead of these catalysts, commercial Pd/C Vulcan and Pt/C black are sprayed over Carbon Paper to be used as anode and cathode catalysts, respectively. In all the experiments carried out, a hydrogen stream with 100% of faradaic efficiency has been obtained. A temperature of 85 °C, a 3.5 mm electrodes distance and a fuel feeding solution of 1 mol·L−1 EtOH and 4 mol·L−1 KOH are the optimised conditions found in the studied range. These optimised conditions lead to current densities above 450 mA·cm−2 at lower cell potentials (1.4 V) than required for water electrolysis leading to lower energy consumption values. It is a remarkable result, as this electrocatalytic activity is higher than that obtained in previous studies based on membrane electrode assemblies systems. Finally, the stability of the system has been verified by mild term electrocatalyic experiments coupled with Atomic Absorption Spectrophotometry and X-ray diffraction analysis of fresh and used electrodes., Como resultado de la investigación de un proceso más integrado para la producción de hidrógeno , surge un nuevo concepto de reformador electroquímico sin membrana para la producción de hidrógeno en un solo paso en un reactor de cámara única. En este sistema, el electrolito polimérico sólido se reemplaza por un electrolito de solución de KOH líquido de baja concentración, lo que simplifica su aumento de escala y mejora la estabilidad de la celda. Se estudia la viabilidad del sistema para reformado electroquímico de etanol y bajo ambiente alcalino, lo que evita el uso de electrodos de alta carga de metal Pt-Ru o Pt-Sn. En lugar de estos catalizadores, se rocían Pd/C Vulcan y Pt/C negro comerciales sobre papel carbón para usarlos como catalizadores de ánodo y cátodo, respectivamente. En todos los experimentos realizados se ha obtenido una corriente de hidrógeno con un 100% de eficiencia faradaica. Una temperatura de 85 °C, una distancia entre electrodos de 3,5 mm y una solución de alimentación de combustible de 1 mol·L −1 EtOH y 4 mol·L −1 KOH son las condiciones optimizadas que se encuentran en el rango estudiado. Estas condiciones optimizadas conducen a densidades de corriente superiores a 450 mA·cm −2 a potenciales de celda más bajos (1,4 V) que los necesarios para la electrólisis del agua.lo que conduce a valores más bajos de consumo de energía. Es un resultado notable, ya que esta actividad electrocatalítica es superior a la obtenida en estudios previos basados ​​en sistemas de ensamblaje de electrodos de membrana. Finalmente, la estabilidad del sistema se ha verificado mediante experimentos electrocatalíticos de duración moderada junto con espectrofotometría de absorción atómica y análisis de difracción de rayos X de electrodos nuevos y usados.

A new alcohol electrolyser concept (Methanol Over-Faradaic Electrolyser: MOFE) has been developed to achieve over-faradaic H2 production rates, which were experimentally measured. In a first stage, this outstanding phenomenon was investigated in an alkaline membrane electrolyser. Secondly, a membrane-less electrolyser was used to simplify and implement this concept in practical configurations. The obtained results demonstrated that the experimentally measured over-faradaic H2 production rates on the cathode were due to the coupling of the electrocatalytic hydrogen production via methanol electrolysis (hydrogen evolution reaction) with the catalytic methanol dehydrogenation reaction. The kinetic of the latter reaction is drastically enhanced upon polarization due to the phenomenon of Electrochemical Promotion of Catalysis (EPOC), in liquid phase conditions. Hence, the K+ ions supplied to the Pd/C catalyst-cathode from the liquid electrolyte under polarization conditions promote the chemisorption of intermediate species, activating the catalytic hydrogen production via methanol dehydrogenation reaction on the active Pd sites. Thus, the synergy between these two processes (electrocatalytic + catalytic) lowers the overall energy requirements of the hydrogen produced below the typical values found for conventional alcohol electrolysis cells. These results demonstrate, for the first time, the possibility to produce an “over-faradaic” H2 production rate in a liquid phase electrolysis cell, which is of great interest in view of enhancing the energetic efficiency and the power requirements for hydrogen production via electrolysis of organic molecules., Se ha desarrollado un nuevo concepto de electrolizador de alcohol (Electrolizador sobre faradaico de metanol: MOFE) para lograr tasas de producción de H 2 sobre faradaicas , que se midieron experimentalmente. En una primera etapa se investigó este destacado fenómeno en un electrolizador de membrana alcalina. En segundo lugar, se utilizó un electrolizador sin membrana para simplificar e implementar este concepto en configuraciones prácticas. Los resultados obtenidos demostraron que el H 2 sobrefaradaico medido experimentalmentelas tasas de producción en el cátodo se debieron al acoplamiento de la producción electrocatalítica de hidrógeno a través de la electrólisis de metanol (reacción de evolución de hidrógeno) con la reacción catalítica de deshidrogenación de metanol. La cinética de esta última reacción mejora drásticamente con la polarización debido al fenómeno de Promoción Electroquímica de Catálisis (EPOC), en condiciones de fase líquida. Por lo tanto, el K +Los iones suministrados al cátodo de catalizador de Pd/C desde el electrolito líquido en condiciones de polarización promueven la quimisorción de especies intermedias, activando la producción catalítica de hidrógeno a través de la reacción de deshidrogenación de metanol en los sitios activos de Pd. Así, la sinergia entre estos dos procesos (electrocatalítico + catalítico) reduce los requerimientos energéticos globales del hidrógeno producido por debajo de los valores típicos encontrados para las celdas de electrólisis de alcohol convencionales. Estos resultados demuestran, por primera vez, la posibilidad de producir una tasa de producción de H 2 "sobre-faradaica" en una celda de electrólisis en fase líquida, lo que es de gran interés en vista de mejorar la eficiencia energética y los requisitos de potencia para la producción de hidrógeno a través de electrólisis de moléculas orgánicas.