Doorbraak ontwikkeling elektrolysers: 200 keer minder iridium gebruikt

TNO heeft als eerste een methode ontwikkeld waarmee 200 keer minder iridium nodig is om nu al een performance van 25%-46% van de huidige generatie elektrolysers te behalen.

Trefwoorden: #elektrolyser, #iridium, #TNO

Lees verder

research

( Foto: TNO )

ENGINEERINGNET.BE - Groene waterstof, geproduceerd via elektrolyse met elektriciteit uit zon en wind, speelt een cruciale rol in de transitie van fossiele naar hernieuwbare energie. Iridium is een schaars materiaal dat op dit moment nog onmisbaar is in elektrolysers die werken met de veel gebruikte Proton Exchange Membrane-technologie.

‘De voorziene groei van groene waterstof van 300 megawatt in 2020 naar tientallen gigawatt in 2030, heeft een keerzijde’, zegt TNO-expert Lennart van der Burg. ‘Het betekent een evenredig groeiende behoefte aan het schaarse iridium voor de te bouwen elektrolysers.'

'Uit eerder onderzoek van TNO blijkt dat de opschaling van elektrolyse in gevaar komt vanwege de zeer beperkte beschikbaarheid van schaarse materialen, met name iridium en platinum. Ook zijn we voor de levering afhankelijk van slechts een handjevol landen, met alle risico’s van dien.’

'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 Van der Burg.

Onderzoekers van TNO gespecialiseerd in elektrolyse, 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.

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 de membraan in de electrolyser gevrijwaard blijft van iridium en daardoor beter is te recyclen en hergebruiken.

Binnen het samenwerkingsverband 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.

Van der Burg: ‘Eerder riepen we met een aantal Europese onderzoeksinstellingen op om bij grote pilotprojecten eisen te stellen aan het gebruik van schaarse materialen. Volgens de huidige doelstellingen zou er in 2030 een elektrolysecapaciteit van 40 GW in Europa moeten staan. Hopelijk met een veel lager beroep op schaarse materialen.’