Verbeterde membranen voor blauwe energie

Met positief en negatief geladen zoutionen in rivier- en zeewater kun je energie opwekken via speciale membranen. TU Eindhoven ontwikkelde technologie om dit proces te verbeteren.

Trefwoorden: #blauwe energie, #coating, #energie, #fouling, #machine learning, #membranen, #sulfaat, #TU Eindhoven, #Wetsus, #zoet water, #zoutionen, #zout water

Lees verder

research

( Foto: Redstack )

ENGINEERINGNET.BE - Blauwe energie maakt gebruik van een technologie die bekend staat als omgekeerde elektrodialyse, waarbij positief en negatief geladen zoutionen in rivier- en zeewater door speciale membranen worden geleid.

Maar bacteriën, klei, zouten of organisch materiaal kunnen zich ophopen op en in het membraan, waardoor het elektrisch vermogen van de cel afneemt. Dit staat bekend als 'fouling'.

Onderzoeker Diego Pintossi: "Ik heb een techniek ontwikkeld om dit proces te monitoren. Met behulp van elektrochemische impedantiespectroscopie is in een vroeg stadium te voorspellen wanneer de vervuiling optreedt. Zo weet je wanneer je de membranen moet reinigen en hoeveel reiniging er nodig is."

Pintossi keek ook naar de invloed van sulfaat op de membranen. "We weten dat grote, negatief geladen deeltjes, zoals sulfaat, het vermogen van de cellen verminderen, omdat ze een sterke wisselwerking hebben met de ladingen van het membraan. Dit blokkeert het transport van de zoutdeeltjes en beïnvloedt het opwekken van elektra."

Hij ontwikkelde twee modellen om de effecten van fouling op de stroomproductie te beschrijven: "Deze modellen voorspellen de stroomproductie in grootschalige installaties, en helpen de kosten van deze installaties te drukken."

Ook ontwikkelde Pintossi twee chemische benaderingen die de membranen beter bestand maken tegen vervuiling. Beide maken gebruik van een speciale coating met zwitterionen.

"Zwitterionen zijn moleculen met een gelijk aantal positief- en negatief geladen deeltjes. Dit maakt de membranen in de RED-cel hydrofieler. Zo vertraagt het begin van vervuiling en de groei ervan."

"De relatie tussen membranen, water en vervuiling is heel complex en daarom lastig te modelleren. Door gebruik te maken van grote hoeveelheden data, zoals uit de pilotinstallatie op de Afsluitdijk, kunnen we straks een machine learning-model ontwikkelen dat de eigenschappen van de stack en het water direct relateert aan de mate van vervuiling. Zo kunnen we het proces van fouling beter begrijpen."

Pintossi deed zijn onderzoek bij Wetsus, een Europees onderzoekscentrum voor duurzame watertechnologie gevestigd in Leeuwarden.