Brevet FR2976592A1 — publié le 20121221

ASSEMBLAGE MEMBRANE-ELECTRODES POUR DISPOSITIF D'ELECTROLYSE L'invention concerne la production de gaz par électrolyse, et en particulier les dispositifs de production d'hydrogène utilisant une membrane échangeuse de protons pour mettre en oeuvre une électrolyse à basse température de l'eau. Les piles à combustible sont envisagées comme système d'alimentation électrique pour des véhicules automobiles produits à grande échelle dans le futur, ainsi que pour un grand nombre d'applications. Une pile à combustible est un dispositif électrochimique qui convertit de l'énergie chimique directement en énergie électrique. Du dihydrogène est utilisé comme carburant de la pile à combustible. Le dihydrogène est oxydé sur une électrode de la pile et du dioxygène de l'air est réduit sur une autre électrode de la pile. La réaction chimique produit de l'eau. Le grand avantage de la pile à combustible est d'éviter des rejets de composés polluants atmosphériques sur le lieu de génération d'électricité. Une des difficultés majeures du développement de telles piles à combustible réside dans la synthèse et l'approvisionnement en dihydrogène. Sur terre, l'hydrogène n'existe en grande quantité que combiné à l'oxygène (sous forme d'eau), au soufre (sulfure d'hydrogène), à l'azote (Ammoniac) ou au carbone (combustibles fossiles de types gaz naturel ou pétroles). La production de dihydrogène nécessite donc soit de consommer des combustibles fossiles, soit de disposer de conséquentes quantités d'énergie à faible coût, pour l'obtenir à partir de la décomposition de l'eau, par voie thermique ou électrochimique. Le procédé de production d'hydrogène à partir de l'eau le plus répandu consiste ainsi à utiliser le principe de l'électrolyse. Pour la mise en oeuvre de tels procédés, des électrolyseurs munis d'une membrane échangeuse de protons (dites PEM pour Proton Exchange Membrane en langue anglaise) sont connus. Dans un tel électrolyseur, une anode et une cathode sont fixées de part et d'autre de la membrane échangeuse de protons et mises en contact avec de l'eau. Une différence de potentiel est appliquée entre l'anode et la cathode. Ainsi, de l'oxygène est produit à l'anode par oxydation de l'eau. L'oxydation au niveau de l'anode génère également des ions H+ qui traversent la membrane échangeuse de protons jusqu'à la cathode et des électrons sont renvoyés à la cathode par l'alimentation électrique. Au niveau de la cathode, les ions H+ sont réduits au niveau de la cathode pour générer du dihydrogène. Un tel dispositif d'électrolyse est confronté à des effets indésirables. Ainsi, la membrane échangeuse de protons n'est pas parfaitement imperméable aux gaz. Une partie des gaz produits à l'anode et à la cathode traverse ainsi la membrane échangeuse de protons par diffusion. Cela induit d'une part des problèmes de pureté des gaz produits mais induit également des problèmes de sécurité. La proportion d'hydrogène dans l'oxygène doit notamment absolument rester inférieure à 4 %, une telle proportion étant la limite inférieure d'explosivité de l'hydrogène dans l'oxygène. Une réduction de la perméabilité des membranes aux gaz peut être envisagée en augmentant l'épaisseur de la membrane échangeuse de protons. Cela conduit cependant à une augmentation de la résistance électrique en rendant la traversée des ions H+ plus difficile et conduit à une diminution des performances des systèmes.. Pour limiter la perméabilité d'une membrane échangeuse de protons aux gaz, certains développements proposent de réaliser un dépôt de particules catalytiques à l'intérieur de la membrane échangeuse de protons. Les particules catalytiques visent à recombiner le dihydrogène traversant la membrane avec le dioxygène traversant la membrane. Les quantités de dioxygène atteignant la cathode et de dihydrogène atteignant l'anode sont ainsi réduites. Cependant, la réaction de recombinaison au niveau des particules catalytiques est exothermique et induit une perte d'énergie. De plus, une telle solution n'est pas optimisée pour une application industrielle, puisqu'une partie du dihydrogène généré à la cathode est malgré tout perdue à l'intérieur de la membrane échangeuse de protons. En outre, la perméabilité de la membrane échangeuse de protons au dihydrogène est supérieure à sa perméabilité au dioxygène. Par conséquent, une partie du dihydrogène atteint malgré tout l'anode puisque le dioxygène se trouve en quantité insuffisante au niveau des particules catalytiques disposées dans la membrane. L'invention vise à résoudre un ou plusieurs de ces inconvénients. 25 L'invention porte ainsi sur un assemblage membrane-électrodes pour dispositif d'électrolyse, comprenant: - une membrane échangeuse de protons ; - une anode et une cathode disposées de part et d'autre de la membrane ; 30 -un catalyseur conducteur disposé à l'intérieur de la membrane échangeuse de protons; - une jonction conductrice reliant le catalyseur et la cathode, la jonction conductrice présentant une résistance électrique supérieure à la résistance protonique de la membrane entre le catalyseur et la cathode. 35 Selon une variante, la résistance électrique de la jonction est au moins 20 fois supérieure à la résistance protonique entre le catalyseur et la cathode. Selon une autre variante, la jonction forme un cadre périphérique maintenant la membrane échangeuse de protons en position. Selon encore une variante, la jonction comprend une pièce structurelle 40 présentant une résistivité électrique à 293,15K supérieure à 204.cm. Selon encore une autre variante, le catalyseur est apte à oxyder du dihydrogène. Selon une variante, le catalyseur comprend du titane fixé sur un support de graphite conducteur, le support de graphite conducteur étant fixé à une première couche de la membrane échangeuse de protons solidaire de la cathode et fixé à une deuxième couche de la membrane échangeuse de protons solidaire de l'anode. Selon une autre variante, la résistance protonique de la première couche échangeuse de protons est inférieure à la résistance protonique de la deuxième 10 couche échangeuse de protons. Selon encore une variante, la membrane échangeuse de protons comprend des première, deuxième et troisième couches échangeuses de protons, la cathode étant fixée sur la première couche échangeuse de protons et l'anode étant fixée sur la troisième couche échangeuse de protons, ledit 15 catalyseur étant un premier catalyseur disposé entre les première et deuxième couches échangeuses de protons, l'assemblage comprenant en outre : - un deuxième catalyseur disposé entre les deuxième et troisième couches échangeuses de protons ; - une autre jonction conductrice reliant le deuxième catalyseur et l'anode. 20 L'invention porte également sur un dispositif d'électrolyse de l'eau, comprenant un assemblage membrane-électrodes tel que décrit ci-dessus et une alimentation électrique appliquant une différence de potentiel entre l'anode et la cathode de l'assemblage membrane-électrodes, cette différence de potentiel étant appropriée pour hydrolyser de l'eau en contact avec l'anode. 25 Selon une variante, les résistances de la jonction entre le catalyseur et la cathode sont configurées de sorte que la tension du catalyseur soit inférieure à 0,8 V. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront 30 clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe schématique d'un dispositif d'électrolyse incorporant un assemblage membrane-électrodes selon un premier mode de réalisation de l'invention ; 35 -la figure 2 est une vue en coupe schématique d'un dispositif d'électrolyse incorporant un assemblage membrane-électrodes selon un deuxième mode de réalisation de l'invention. L'invention propose de placer un catalyseur à l'intérieur de la membrane 40 échangeuse de protons d'un assemblage membrane-électrodes. Une jonction conductrice électronique relie le catalyseur à la cathode, avec une résistance électrique entre 2 et 500 fois supérieure à la résistance protonique de la membrane entre le catalyseur et la cathode. L'invention permet d'oxyder du dihydrogène diffusant à travers la membrane depuis la cathode afin de limiter la quantité de dihydrogène atteignant l'anode. L'invention permet également de reformer du dihydrogène au niveau de la cathode en réduisant des protons avec les électrons issus de l'oxydation de l'hydrogène et collectés par le catalyseur. Le rendement énergétique de la catalyse est ainsi amélioré. La figure 1 est une vue en coupe d'un exemple de dispositif d'électrolyse 1 selon un mode de réalisation de l'invention. Le dispositif d'électrolyse 1 comprend une cellule électrochimique 2 et une alimentation électrique 3. La cellule électrochimique 2 comprend un assemblage membrane-électrodes 4, des plaques d'alimentation électrique 203 et 204, des collecteurs de courant poreux 205 et 206 et des joints d'étanchéité 201 et 202. L'assemblage membrane-électrodes 4 comprend une membrane échangeuse de protons, ainsi qu'une cathode et une anode fixées de part et d'autre de cette membrane échangeuse de protons. La membrane échangeuse de protons comprend une première couche 401 sur laquelle la cathode 403 est fixée. La membrane échangeuse de protons comprend une deuxième couche 402 sur laquelle l'anode 404 est fixée. Un catalyseur sous forme de couche catalytique 410 est disposé à l'intérieur de la membrane échangeuse de protons, entre la première couche 401 et la deuxième couche 402. L'assemblage membrane-électrodes 4 comprend ainsi un empilement de cathode 403, de la première couche 401, de la couche catalytique 410, de la deuxième couche 402 et de l'anode 404. L'assemblage membrane-électrodes 4 comprend par ailleurs une jonction électroniquement conductrice 411 connectant la cathode 403 à la couche catalytique 410. Le collecteur de courant poreux 205 est interposé entre la cathode 403 et 30 la plaque d'alimentation 203. Le collecteur de courant poreux 206 est interposé entre l'anode 404 et la plaque d'alimentation 204. La plaque d'alimentation électrique 203 présente un conduit d'alimentation en eau non illustré, en communication avec la cathode 403 par l'intermédiaire collecteur de courant poreux 205. La plaque d'alimentation 35 électrique 203 présente également un conduit d'évacuation de dihydrogène non illustré, en communication avec la cathode 403 par l'intermédiaire du collecteur de courant poreux 205. La plaque d'alimentation électrique 204 présente un conduit d'alimentation en eau non illustré, en communication avec l'anode 404 par 40 l'intermédiaire du collecteur de courant poreux 206. La plaque d'alimentation électrique 204 présente également un conduit d'évacuation de dioxygène non illustré, en communication avec l'anode 404 par l'intermédiaire collecteur de courant poreux 206. L'alimentation électrique 3 est configurée pour appliquer une tension continue généralement comprise entre 1,3 V et 3,0 V, avec une densité de courant au niveau des plaques d'alimentation comprise entre 10 et 40 000 A/m2, avantageusement entre 500 et 40 000 A/m2.. Par application d'une telle tension, une réaction d'oxydation de l'eau au niveau de l'anode produit du dioxygène et simultanément, une réaction de réduction de protons au niveau de la cathode produit du dihydrogène. La réaction à l'anode 404 est la suivante : 2H2O-4H+ + 4e- + 02 Les protons générés par la réaction anodique traversent la membrane échangeuse de protons jusqu'à la cathode 403. L'alimentation 3 conduit les électrons générés par la réaction anodique jusqu'à la cathode 403. La réaction à la cathode 403 est ainsi la suivante : 2H+ + 2e- -p H2 La membrane échangeuse de protons a pour fonction d'être traversée par des protons provenant de l'anode 404 vers la cathode 403, tout en bloquant les électrons ainsi que le dioxygène et le dihydrogène générés. Toutefois, les structures connues de membranes échangeuses de protons subissent un phénomène de diffusion d'une partie des gaz produits à la cathode et à l'anode. La couche catalytique 410 a pour première fonction d'oxyder le dihydrogène traversant la membrane pour former des protons. Les protons ainsi formés retournent sous l'effet du champ électrique jusqu'à la cathode 403. La quantité de dihydrogène atteignant l'anode 404 est ainsi réduite. La couche catalytique 410 a pour seconde fonction de réduire le dioxygène traversant la membrane pour former de l'eau. Cette réaction de réduction fait notamment intervenir des protons présents dans la membrane échangeuse de protons. La couche catalytique 410 a pour troisième fonction de collecter des électrons générés par l'oxydation du dihydrogène non compensée par la réduction du dioxygène. À cet effet, la couche catalytique 410 est conductrice. Les électrons collectés par la couche catalytique 410 sont conduits jusqu'à la cathode 403 par l'intermédiaire de la jonction conductrice 411. Ces électrons permettent de réaliser une réduction additionnelle de protons au niveau de la cathode 403. Ainsi, le rendement de génération de dihydrogène par l'électrolyse est accru tout en favorisant une réduction sensible de la diffusion de dihydrogène jusqu'à l'anode 404. Avantageusement, la résistance électrique de la jonction 411 est au moins 2supérieure à la résistance protonique de la membrane entre la couche 410 et la cathode 403, avantageusement au moins 20 fois supérieure, de préférence au moins 50 fois supérieure, et préférentiellement au moins 100 fois supérieure. Avec de telles valeurs, on évite de créer un courant de fuite trop important. Le potentiel standard ESH (à 100 kPa et 298,15 K) du couple H+/H2 est égal à 0V. Le potentiel standard ESH du couple O2/H2O est égal à 1,23V. Le potentiel de la couche 410 doit donc être supérieur à 0 pour permettre d'oxyder le dihydrogène et doit avantageusement être inférieur à 0,8 V(ERH) pour garantir une réduction optimale du dioxygène. La perméation d'hydrogène mesurée sur les matériaux classiquement utilisés comme membrane correspond à une densité de courant maximale de 10 mA cm-2 (en fonction de l'épaisseur et des conditions de température, pression...). Cette valeur de densité de courant est la valeur maximale qui peut traverser la jonction 411. En effet, une partie de l'hydrogène traversant la membrane est directement recombinée au niveau de la couche 410 avec l'oxygène (réduction) pour former de l'eau. On utilisera les notations suivantes : Ucat le potentiel de cathode, Ra la résistance protonique entre la couche 410 et la cathode 403, Rsa la résistance de la jonction 411, Sa la section transversale de la jonction 411, jonc la densité de courant passant dans la jonction et Ucou le potentiel de la couche 410. Ucou - Ucat = Sa x Rsa x jonc donc Ucou = Sa x Rsa x jonc + Ucat Pour Ucou > 0 Il faut que Ucou soit supérieure à -Ucat (Ucat nul ou négatif). Ceci est vérifié si Rsa > Ra. Pour Ucou La résistance protonique de la membrane entre la couche 410 et la cathode 403 pourra dans ce cas être avantageusement comprise entre 6 et 32 mÇ) selon sa nature, son épaisseur et les conditions de mesure (température, pression), en prenant par exemple une section transversale de 25 cm2 pour l'anode 404. Finalement, la résistance électrique de la jonction 411 est au moins égale à 2 fois la résistance protonique de la membrane entre la couche 410 et la cathode 403 et au maximum 1400 fois supérieure à celle-ci (lorsque Ra = 6 mO). La jonction 411 peut être réalisée au moyen d'un matériau à résistivité élevée tel qu'un oxyde métallique semi-conducteur (SnO2, oxyde mixte avec de l'antimoine ou de l'indium par exemple) ou un polymère conducteur électronique. La jonction 411 peut par exemple être réalisée au moyen d'un élément structurel présentant une résistivité électrique à 293,15K supérieure à 20 ISZ.cm. La jonction 411 peut également être réalisée au moyen d'un composant électronique résistif connecté à la couche 410 et à la cathode 403 par l'intermédiaire de câbles électriques. Avantageusement, comme illustré à la figure 1, la jonction 411 forme un cadre périphérique assurant le maintien en position de la cathode 403 ou de la première couche 401. La cathode 403 peut avantageusement être formée en utilisant un matériau conducteur électronique composé des particules de platine supporté par du carbone. L'anode 404 peut avantageusement être formée en utilisant des oxydes de métaux nobles tels que les oxydes d'iridium ou de ruthénium afin de résister à des potentiels élevés. La couche 410 est avantageusement formée d'un support conducteur électronique poreux sur lequel un matériau catalyseur tel que du platine est fixé. Cette couche 410 est configurée de façon connue en soi pour permettre le passage des protons. La couche 410 peut être réalisée sous la forme d'une grille conductrice en carbone sur laquelle des particules de platine sont fixées. La couche 410 peut également être réalisée sous forme d'une couche de carbone revêtue d'une couche de particules de platine. La couche 410 peut être formée par application d'une encre incluant le matériau catalyseur sur le support conducteur. La couche 410 formée peut être assemblée avec les couches 401 et 402 par tout procédé approprié tel que du pressage à chaud. La couche 410 peut également être formée par application de cette encre directement sur la première couche 401 ou sur la deuxième couche 402 de la membrane échangeuse de protons. L'application de l'encre peut être réalisée par tout procédé approprié, par exemple par pulvérisation, enduction, sérigraphie. Le dépôt de la couche 410 peut également être réalisé par tout autre technique telle que le dépôt physique en phase vapeur (PVD) ou par dépôt chimique en phase vapeur métal-organique (MOCVD). L'épaisseur de la couche 410 peut par exemple être limitée afin de ne pas induire une résistance excessive à la diffusion des protons à travers l'assemblage membrane-électrodes 4. Les couches 401 et 402 peuvent être formées à partir de matériaux usuellement sélectionnés par l'homme du métier pour des membranes échangeuse de protons. Un matériau tel que celui commercialisé sous la référence Nafion 211 ou sous la référence Nafion 212 peut par exemple être utilisés. La perméabilité de la membrane échangeuse de protons au dihydrogène est supérieure à sa perméabilité au dioxygène. L'objectif est de limiter la recombinaison directe de l'hydrogène avec l'oxygène au niveau de la couche 410. L'utilisation de la jonction 411, permettant la récupération de l'hydrogène de perméation au niveau de la cathode 403 doit être privilégiée. La quantité d'oxygène présente au niveau de la couche 410 doit être limitée par le dimensionnement des couches 401 et 402. Avantageusement l'épaisseur de la couche 402 est supérieure à celle de la couche 401. En utilisant des couches 401 et 402 réalisées dans un matériau distribué sous la référence commerciale Nafion 211, des couches 401 et 402 présentant des épaisseurs respectives de 25 et 75µm sont convenables. Dans la plupart des cas, on utilisera une couche 401 dont la résistance protonique est inférieure à la résistance protonique de la couche 402. La figure 2 est une vue en coupe d'un exemple de dispositif d'électrolyse 1 selon un autre mode de réalisation de l'invention. Comme dans l'exemple de la figure 1, le dispositif d'électrolyse 1 comprend une cellule électrochimique 2 et une alimentation électrique 3. L'alimentation électrique 3 est identique à celle du mode de réalisation précédent et ne sera pas détaillée davantage. La cellule électrochimique 2 comprend des plaques d'alimentation électrique 203 et 204, des collecteurs de courant poreux 205 et 206 et des joints d'étanchéité 201 et 202, composants dont la structure et la configuration sont identiques à ceux décrits en référence à la figure 1. La cellule électrochimique 2 comprend également un assemblage membrane-électrodes 4. L'assemblage membrane-électrodes 4 comprend une membrane échangeuse de protons, ainsi qu'une cathode et une anode fixées de part et d'autre de cette membrane échangeuse de protons. La cathode 403 et l'anode 404 sont identiques à celles du mode de réalisation précédent. La membrane échangeuse de protons comprend une première couche 421 sur laquelle la cathode 403 est fixée. La membrane échangeuse de protons comprend une deuxième couche 422. Un premier catalyseur sous forme de couche catalytique 431 est disposé à l'intérieur de la membrane échangeuse de protons, entre la première couche 421 et la deuxième couche 422. L'assemblage membrane-électrodes 4 comprend par ailleurs une jonction conductrice 441 connectant la cathode 403 à la couche catalytique 431. La membrane échangeuse de protons comprend une troisième couche 423 sur laquelle l'anode 404 est fixée. Un deuxième catalyseur sous forme de couche catalytique 432 est disposé à l'intérieur de la membrane échangeuse de protons, entre la deuxième couche 422 et la troisième couche 423. La première couche catalytique 431 et la deuxième couche catalytique 432 sont ainsi séparées par la troisième couche 423. L'assemblage membrane-électrodes 4 comprend par ailleurs une jonction conductrice 442 connectant l'anode 404 à la couche catalytique 432. Comme dans le mode de réalisation précédent, la membrane échangeuse de protons a pour fonction d'être traversée par des protons de l'anode 404 vers la cathode 403, tout en bloquant les électrons ainsi que le dioxygène et le dihydrogène générés. La couche catalytique 431 a pour fonction d'oxyder le dihydrogène traversant la membrane pour former des protons. Les protons ainsi formés retournent jusqu'à la cathode 403. La quantité de dihydrogène atteignant l'anode 404 est ainsi réduite. La couche catalytique 431 a également pour fonction de collecter des électrons générés par l'oxydation du dihydrogène se diffusant à travers la membrane échangeuse de protons. À cet effet, la couche catalytique 431 est conductrice. Les électrons collectés par la couche catalytique 431 sont conduits jusqu'à la cathode 403 par l'intermédiaire de la jonction conductrice 441. Ces électrons permettent de réaliser une réduction additionnelle de protons au niveau de la cathode 403. Ainsi, le rendement de génération de dihydrogène par l'électrolyse est accru tout en favorisant une réduction sensible de la diffusion de dihydrogène jusqu'à l'anode 404. La couche catalytique 432 a pour fonction de conduire des électrons provenant de l'anode 404. À cet effet la couche catalytique 432 est conductrice. La couche catalytique 432 a également pour fonction de réduire le dioxygène traversant la membrane pour former de l'eau. Cette réaction de réduction fait notamment intervenir des protons présents dans la membrane échangeuse de protons et des électrons générés par l'oxydation du dioxygène à l'anode 404 et conduits jusqu'à la couche catalytique 432 par l'intermédiaire de la jonction conductrice 442. Dans ce mode de réalisation, une réaction directe au niveau des couches catalytiques 431 ou 432 entre le dihydrogène et le dioxygène est quasiment inexistante car celles-ci sont séparées par la deuxième couche 422. Ainsi, la majeure partie du dihydrogène diffusé à travers la membrane échangeuse de protons est oxydée avant d'atteindre la couche catalytique 432, et réciproquement, la majeure partie du dioxygène diffusé à travers la membrane échangeuse de protons est réduite avant d'atteindre la couche catalytique 431. Les gaz diffusant à travers la membrane échangeuse de protons sont ainsi oxydés ou réduits à un stade précoce de leur diffusion. Les couches catalytiques 431 et 432 peuvent présenter la même structure que la couche catalytique 410 du mode de réalisation précédent. Des procédés de fabrication équivalents à ceux décrits pour la couche catalytique 410 peuvent également être utilisés pour ces couches catalytiques 431 et 432. Les jonctions 441 et 442 peuvent présenter sensiblement la même structure que la jonction 411 du mode de réalisation précédent. Le potentiel standard ESH (à 100 kPa et 298,15 K) du couple H+/H2 est égal à 0V. Le potentiel standard ESH du couple 02/H20 est égal à 1,23V. Le potentiel U1 de la couche 431 doit donc être supérieur à 0 pour permettre d'oxyder le dihydrogène. Le potentiel U2 de la couche 432 doit avantageusement être inférieur à 0,8 V(ESH) pour garantir une réduction optimale du dioxygène. La perméation d'hydrogène mesurée sur les matériaux classiquement utilisés comme membrane correspond à une densité de courant jjonc H2 maximale de 10 mA cm-2 (en fonction de l'épaisseur et des conditions de température, pression...). La perméation d'oxygène est deux fois moins importante et correspond à jjonc 02. Le même type d'évaluation des valeurs des résistances des jonctions que pour le mode de réalisation précédent peut être réalisé. On définit Rsa la résistance de la jonction 441, Rsb la résistance de la jonction 442, Ra la résistance protonique entre la couche 410 et la cathode, Rb la résistance protonique entre la couche 432 et l'anode, Uan le potentiel d'anode et Ucat le potentiel de cathode, Sa la section transversale de la jonction 441 et Sb la section transversale de la jonction 442. U 1-Ucat = Sa x Rsa x jjonc H2 Uan-U2 = Sb x Rsb x jjonc 02 Pour U1 > 0 Il faut que U1 soit supérieure à -Ucat (Ucat nul ou négatif). Ceci est vérifié si Rsa > Ra. Avantageusement, la résistance électrique de la jonction 441 est supérieure à la résistance protonique de la membrane entre la couche 421 et la cathode 403. Avec de telles valeurs, on évite de créer un court-circuit et on limite l'altération du potentiel à l'intérieur de la membrane échangeuse de protons. Pour U2 La résistance protonique de la membrane 423 entre la couche 432 et l'anode 404 est avantageusement comprise entre 6 et 32 mO selon sa nature, son épaisseur et les conditions de mesure (température, pression), en prenant par exemple une section transversale de 25 cm2 pour la cathode 403. Finalement, dans cet exemple, la résistance électrique de la jonction 442 est au moins 750 fois supérieure à la résistance protonique de la membrane 423 entre la couche 432 et l'anode 404 et au maximum 4000 fois supérieure à celle-ci (lorsque Rb = 32 mO). Les couches 421, 422 et 423 peuvent être réalisées dans un matériau distribué sous la référence commerciale Nafion 211. Ici, la présence de deux jonctions rend indépendants les deux côtés puisqu'il n'y a plus de recombinaison directe entre l'hydrogène et l'oxygène sur la couche catalytique centrale contrairement au mode de réalisation précédent. Il n'y a plus de rapport de flux de diffusion (lié à l'épaisseur des couches) à respecter entre les deux gaz comme précédemment. Des épaisseurs respectives de 25, 25 et 75µm peuvent être proposées pour les couches 421, 422 et 423. L'invention a été décrite en référence à un dispositif d'électrolyse de l'eau. On peut cependant également envisager qu'un tel dispositif soit configuré pour procéder à d'autres types d'électrolyse induisant une génération de gaz dont il est souhaitable d'empêcher la diffusion à travers une membrane échangeuse de protons. REVENDICATIONS1. Assemblage membrane-électrodes (4) pour dispositif d'électrolyse (1), caractérisé en ce qu'il comprend : -une membrane échangeuse de protons (401, 402) ; - une anode (404) et une cathode (403) disposées de part et d'autre de la membrane ; - un catalyseur conducteur (410) disposé à l'intérieur de la membrane échangeuse de protons; -une jonction conductrice (411) reliant le catalyseur (410) et la cathode (403), la jonction conductrice présentant une résistance électrique supérieure à la résistance protonique de la membrane entre le catalyseur et la cathode. 2. Assemblage membrane-électrodes selon la revendication 1, dans lequel la résistance électrique de la jonction est au moins 20 fois supérieure à la résistance protonique entre le catalyseur et la cathode. 3. Assemblage membranes-électrodes selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la jonction (411) forme un cadre périphérique maintenant la membrane échangeuse de protons en position. 4. Assemblage membranes-électrodes selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la jonction (411) comprend une pièce structurelle présentant une résistivité électrique à 293,15K supérieure à 204.cm. 5. Assemblage membranes-électrodes selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le catalyseur (410) est apte à oxyder du dihydrogène. 6. Assemblage membranes-électrodes selon la revendication 5, dans lequel le catalyseur (410) comprend du titane fixé sur un support de graphite conducteur, le support de graphite conducteur étant fixé à une première couche de la membrane échangeuse de protons solidaire de la cathode et fixé à une deuxième couche de la membrane échangeuse de protons solidaire de l'anode. 7. Assemblage membrane-électrodes selon la revendication 6, dans lequel la résistance protonique de la première couche échangeuse de protons est inférieure à la résistance protonique de la deuxième couche échangeuse de protons. 8. Assemblage membranes-électrodes selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel la membrane échangeuse de protons comprend des première, deuxième et troisième couches échangeuses de protons, la cathode (403) étant fixée sur la première couche échangeuse de protons (421) et l'anode (404) étant fixée sur la troisième couche échangeuse de protons (423), ledit catalyseur étant un premier catalyseur (431) disposé entre les première et deuxième couches échangeuses de protons, l'assemblage comprenant en outre : - un deuxième catalyseur (432) disposé entre les deuxième et troisième couches échangeuses de protons ; - une autre jonction conductrice (442) reliant le deuxième catalyseur (432) et l'anode (404). 9. Dispositif d'électrolyse de l'eau, comprenant un assemblage membrane- électrodes selon l'une quelconque des revendications précédentes et une alimentation électrique appliquant une différence de potentiel entre l'anode et la cathode de l'assemblage membrane-électrodes, cette différence de potentiel étant appropriée pour hydrolyser de l'eau en contact avec l'anode. 10. Dispositif d'électrolyse selon la revendication 9, dans lequel les résistances de la jonction entre le catalyseur et la cathode sont configurées de sorte que la tension du catalyseur soit inférieure à 0,8 V(ERH).