ENGINEERINGNET.BE - We spraken met Andries Krüger (40), die er sinds begin 2023 technologiehoofd is. Tegelijk met de nieuwe ‘waterstof innovatiehub’, met goed 350 m² aan labs, kwam er ook een ‘filtratie innovatiehub’ (400 m².).
“Bekaert is al meer dan 20 jaar actief in de waterstofmarkt. In 2022 zette Bekaert een ‘business unit’ voor waterstof op om er zijn positie verder te verstevigen. Vandaag werken daar een 150-tal mensen”, schetst Krüger. Bekaerts waterstofbusiness groeide eigenlijk uit die van de filtratie. ‘Filtratie’ gebruikt RVS en afgeleiden voor zijn filtratietoepassingen. De waterstofafdeling gebruikt dezelfde technologie maar dan met titanium. Er werken vandaag vier mensen om nieuwe productconcepten te testen in echte applicaties. Maar ook voor zijtrajecten van de groep. De strategie: stapsgewijs meegroeien met de markt. In uitrusting en infrastructuur voor beide hubs investeerde Bekaert ondertussen al zo’n 3,5 miljoen euro. De onderneming trok in 2024 globaal 74 miljoen euro uit voor O&O met centers in België, het VK en China.
Hockeystick
“Terwijl de industrie een matige groei op de middellange termijn doormaakt, kende de markt de jongste jaren een hockeystick groei. Waterstof heeft een sterke basis in Europa en Noord-Amerika,” stelt Krüger. “Ook in Azië, denk China, gaat het stevig. Maar daar wordt hoofdzakelijk gekozen voor de andere, meer mature technologie die waterstof produceert uit alkalisch water. Wij focussen hier op PEMWE (Proton Exchange Membrane Water Electrolysis) dat gebruik maakt van een zuuromgeving. Vandaag hebben we daarin een uniek marktaanbod met onze titanium PTL.”
Deze PTL is een poreus membraan of vlies van verstrengelde en gesinterde titaniumvezels. Het materiaal gaat sinds 2019 onder de merknaam Currento PTL en komt in verschillende diktes en verschillende porositeiten. “We hanteren eenzelfde soort technologie als onze filtratie-afdeling. Die gebruikt echter RVS. We pasten het proces lichtjes aan om het in titanium te doen.” De poriën tussen de titaniumvezels moeten klein maar ook gelijkmatig verdeeld zijn. Het titanium zorgt voor de nodige stevigheid onder variërende drukken.
Bekaert vertrekt van een aangekochte titaniumcilinder of -ingot. Daarvan worden titaniumvezels geproduceerd in een oliesuspensie. Wanneer die losse vezels op elkaar gestapeld worden, gaan ze zich actief verstrengelen (entangling). Het resultaat wordt in een oven gesinterd. De PTL moet een glad oppervlak hebben en kleine, egale poriën. Daarna volgt de post-processing: een platinum bekleding verbetert de elektrische eigenschappen en zorgt voor een langere levensduur, het snijden op maat van de PTL-vellen,…
PEM-technologie
Deze PTL wordt gecombineerd met een polymeren elektrolyt en in een ‘batterij’ geplaatst. Wanneer stroom op deze batterij wordt gezet, splitst de watermolecule (in de zure omgeving) zich in zuurstof en waterstof (en twee elektronen) aan de anode (positieve pool). Alleen de waterstofionen schuiven door het membraan en vormen er samen met de twee elektronen H2 of waterstofgas aan de kathodezijde (negatieve pool).
De PEM-technologie heeft een resem voordelen maar er zijn ook uitdagingen. Zo maakt ze gebruik van duurdere grondstoffen, zoals platinum en iridium. “We focussen hier dan ook op het verminderen van de hoeveelheid nodige materialen.” Daartoe sloot Bekaert een licentieakkoord met Toshiba, dat een coatingtechnologie ontwikkelde die de vereiste hoeveelheid iridium-katalysator verminderde tot slechts één tiende. “Het betreft een goed gekende, standaard bekledingstechnologie, vergelijkbaar met fysische dampafzetting (PVD), die met commercieel beschikbare uitrusting gerealiseerd kan worden. Onze teams werken aan de industrialisatie van die technologie.” Alles zit natuurlijk in het detail, de fijnregeling. Met name om een robuuste en betrouwbare coating te garanderen. De behoefte aan platinum willen de researchers nu op een gelijkaardige manier reduceren, gebruikmakend van interne resources en de kennis van klanten.
Om de prestaties van zijn standaard PTL's en de coatingtechnologie met lage iridiumkatalysator te evalueren, investeerde Bekaert in assemblagemogelijkheden voor enkelvoudige cellen. MEA's (membrane electrode assembly) worden geproduceerd door de verschillende componenten (PTL's en membranen) warm te persen. Naast PEM ontwikkelt Bekaert ook Anion Exchange Membranen (AEM) in nikkel en RVS die in alkalische en Ph-neutralere omgevingen ingezet kunnen worden. Maar daarover hadden we het niet.
Applicatieuitdagingen
De hub biedt het hoofd aan meerdere belangrijke uitdagingen. “Validatie bij de klanten”, noemt Krüger als eerste. Het duurt immers een hele tijd vooraleer een oplossing op duurzaamheid getest geraakt. “Klanten mikken op een verwachte levensduur van tien jaar. Hoe kunnen we de nodige proeven snel doorlopen zodat klanten daarop kunnen vertrouwen?” Voorts hebben klanten heel verschillende behoeften. Zo hebben hun elektrolysers verschillende dimensies. “Je moet dus customizen en flexibel zijn in dimensies”, zegt Krüger. De titanium PTL komt dan ook in verschillende maten, van subschaal -10 à 25 cm2 voor vroege technologievalidatie- tot 2.000 en 5.000 cm2. Bekaerts grootste PTL is groter dan 10.000 cm2. “Voor ons is het belangrijk dat wij het product in verschillende maten kunnen maken.” Klanten zijn er naar verluidt van over de gehele wereld. Hun implementaties, maar ook de TRL-niveaus verschillen grondig. Sommigen gaan voor 20 en 30 MW-elektrolysetoepassingen.
Meerdere labs
De hub telt verschillende labs. Die zijn opgebouwd als ‘kamers in een kamer’, elk met een eigen functie. Zo is er een snijlab, een assemblage- en analyselab, een elektrolyse testlab en een bekledingslab. In het ‘snijlab’ worden PTL’s op maat gesneden voor specifieke toepassingen. In het ‘assemblage & analyselab’ worden membraan en elektrode samengebracht. De nodige instrumenten -microscoop- zijn er om dieper inzicht te bieden.
In de lange elektrolyse testkamer staan nu een 9-tal machines voor het testen van PEM- en AEM-cellen op kleine schaal. Vorige week werden twee extra toestellen in gebruik genomen. De verschillende duurproeven op ontwikkelde PTL-stalen lopen er automatisch in een modulaire opstelling. “Zo kunnen we tegelijk meerdere concepten testen.” Elke aangekochte machine heeft eigen controllers en meerlagige veiligheden. In het ‘coating lab’ tenslotte worden oppervlaktebehandelingen en elektrodepositietechnieken verder verfijnd. Die moeten de geleidbaarheid en levensduur van PTLs, die onder verschillende drukken en omgevingen opereren, verder optrekken. Bekaert neemt deel aan EU-onderzoeksprojecten (HYScale en ECO2Fuel).
Co-ontwikkeling, geen ‘lab for rent’
De voorbije maanden is er een duidelijke vertraging van de waterstofmarkt. “Ondanks de vertraging en de onzekerheid blijft Bekaert investeren in decarbonisatie. Onze waterstoftechnologie produceert immers H2 met groene elektriciteit”, zegt Andries Krüger, technologiehoofd van de Bekaert Hydrogen Innovation Hub. De hub focust op het co-ontwikkelen van producten op ‘korte termijn’, op een jaar of twee. “We kunnen ook werken op langere termijn -van 4 à 5 jaar- maar wij focussen op de hoogste prioriteiten voor onze klanten.” Die klanten groeien en hun behoefte aan productontwikkeling groeit mee. “Ze willen hun CAPEX drukken en efficiënter worden. Met de hub kunnen we testen nog vóór we naar de klant gaan. Het versterkt onze banden met het hele ecosysteem.” Het gaat om ‘co-development’, om samen te ontwikkelen.
