TNO meldt doorbraak in ontwikkeling elektrolysers
Elektrolysers zijn onmisbaar in de productie van groene waterstof. Op dit moment zijn Proton Exchange Membrane (PEM) elektrolysers de meest gangbare. Hierin past men het schaarse materiaal iridium toe. Onderzoekers van TNO zijn er nu als eerste in geslaagd een methode te ontwikkelen waarmee 200 keer minder iridium nodig is. Tegelijkertijd behalen de elektrolysers al een performance van 25% – 46% van de huidige generatie elektrolysers. Op dit procedé is patent aangevraagd.
Om de voorziene groei van groen waterstof tot tientallen GW in 2030 te behalen, is evenredig veel iridium in de elektrolysers nodig. Uit eerder onderzoek van TNO blijkt dat de opschaling van elektrolyse in gevaar komt vanwege de zeer beperkte beschikbaarheid van dit schaarse materiaal. Over tien jaar zou de vraag naar iridium de beschikbare hoeveelheid ver overtreffen. Daarbij wordt dit materiaal gewonnen in slechts enkele landen.
Spatial Atomic Layer Deposition
‘Het feit dat we het benodigde iridium met een factor 200 reduceren en daarbij nu al op gemiddeld een derde van de performance van de huidige elektrolysers zitten, is een technologische doorbraak’, zegt Lennert Van der Burg, Program en Business developer van TNO. Onderzoekers van TNO werkten in het Faraday Lab in Petten, samen met collega’s van Holst Centre in Eindhoven. TNO ontwikkelde hier eerder de technologie spatial Atomic Layer Deposition (sALD), een methode om extreem dunne lagen functionele materialen op grote oppervlakken aan te brengen. Die was bedoeld om een nieuwe generatie displays voor tv’s, tablets en smartphones te ontwikkelen. Het onderzoeksteam heeft de technologie nu ook toepasbaar gemaakt voor elektrolysers.
Titanium
De afgelopen twee jaar deed TNO experimenten met de sALD-technologie. In plaats van op een membraan zoals nu gebruikelijk is, brachten de onderzoekers een ultradunne laag iridium als katalysator materiaal aan op een poreuze transportlaag van titanium. De werking en stabiliteit van het nieuwe procedé is inmiddels na diverse testen in het lab aangetoond. Er trad nauwelijks tot geen degradatie op na de stress testen. Bijkomend voordeel is dat er geen iridium in de membranen in de electrolyser komen en deze hierdoor beter te recyclen zijn.
Opschalen
Binnen het samenewerkingsverband Voltachem werkt TNO werkt met een groep toonaangevende industriële partners er aan om deze veelbelovende technologie van het lab naar de praktijk te brengen. Daarvoor moet de methode eerst worden opgeschaald op pilot schaal om de werking in praktijkomstandigheden aan te tonen. Ook moet de levensduur en efficiency nog worden verbeterd en moeten de elektrolysers op industriële schaal worden geproduceerd.
