Toepassingsstudie: Schaalbare productie van elektrokatalytische membramen

VSParticle: minder metalen, meer productiesnelheid van waterstof

Groene waterstof is een van de duurzame oplossingen om de klimaatdoelstellingen te halen. Elektro-katalytische membranen zijn een belangrijk onderdeel voor de realisatie van groene waterstof. Deze membranen worden gecoat met nanodeeltjes die ervoor zorgen dat we efficiënt waterstof kunnen produceren op basis van (duurzame) elektriciteit (elektrolyse). Voor de huidige productiemethode is echter een grote hoeveelheid iridium nodig, een schaars en duur metaal. VSParticle, een spin-out van de TU Delft, heeft een productieproces ontwikkeld waarbij metalen efficiënter worden gebruikt én de productiesnelheid wordt verhoogd.

Met de huidige technologie gaat het niet lukken om op tijd alle benodigde elektrolyzers te produceren die zo hard nodig zijn voor de energietransitie. VSParticle helpt onderzoekers al sinds 2014 met het produceren van nanodeeltjes. Door het realiseren van een beter productieproces vestigt Nederland zich niet alleen als een van de koplopers in nieuwe waterstoftechnologie, maar zorgen we er ook voor de Nederlandse maakindustrie een belangrijke rol krijgt in de nieuwe waterstofeconomie.

De technologie van VSParticle wordt niet alleen toegepast voor de productie van groene waterstof. Het is ook interessant voor het omzetten van waterstof naar elektriciteit (brandstofcellen) en het omzetten van CO2 in nuttige grondstoffen voor de industrie (bijvoorbeeld ethyleen, een grondstof voor kunststoffen). Voor beide worden andere metalen dan iridium gebruikt, maar met de technologie van VSParticle worden deze ook efficiënter benut. Uitgangspunt is het goedkoper maken van de productieprocessen waarbij (schaarse) metalen nodig zijn

Drie voordelen van deze innovatie:

Een beter product, dus uiteindelijk meer opbrengst
Doordat er geen vloeistoffen of chemicaliën gebruikt worden, is het proces niet alleen duurzamer maar levert het ook een kwalitatief beter product op.

De productie van membranen wordt goedkoper

Duurzamere en verantwoorde omgang met schaarse metalen

Tweede testfase

Eind 2020 heeft VSParticle de eerste membranen geproduceerd met dit nieuwe proces. DIFFER heeft deze op kleinschalige manier getest. Daaruit bleek dat het gebruik van iridium met een factor 5 verlaagd kon worden. Om dit nieuwe en betere productieproces snel naar te markt te krijgen, zijn veel meer testen nodig. Daarvoor ontwikkelt VSParticle de membranen en testen TNO (namens het Fieldlab Industrial Electrification) en DIFFER die voor drie applicaties:

  • Elektrolyzers voor de productie van groene waterstof
  • Electrolyzers voor het omzetten van CO2 in nuttige grondstoffen
  • Brandstofcellen

De tests worden gedaan bij TNO in Delft en bij DIFFER in Eindhoven. Doel is het valideren dat de technologie van VSParticle grote voordelen heeft in het productieproces van membranen met katalysator laag.

Next steps

VSParticle is tijdens deze testen bezig met het opschalen van de productiecapaciteit. De volgende stap is dan om de nieuwe productiemethode samen met potentiële eindgebruikers te toetsen, bijvoorbeeld in het Fieldlab Industrial Electrification. Ook willen we nieuwe toepassingen testen, zoals de productie van duurzame ammonia op basis van groene energie.

Voor wie interessant?

  • Potentiële klanten: bouwers van brandstofcellen of elektrolyzers
  • Stack bouwers
  • Producenten van membranen met katalysator laag
Rotterdam,,the,netherlands, ,sep,3,,2017:,aerial,view,of

Over FLIE

FLIE is een gezamenlijk initiatief van Deltalinqs, FME, Port of Rotterdam, InnovationQuarter en TNO en wordt nauw ondersteund door de Provincie Zuid-Holland, de Gemeente Rotterdam en de EFRO-subsidie.

Heeft jouw organisatie verduurzamingsambities en zou je graag de mogelijkheden van elektrificatie willen onderzoeken? Of lever jij een elektrificatieoplossing en wil jij in contact komen met eindgebruikers en andere belangrijke stakeholders? Neem dan contact met ons op. We helpen je graag!

Gerelateerde projecten

Lanxess 1852 2

Haalbaarheid elektrificatie warmteproductie granulator LANXESS

De vervanging van aardgas als warmtebron is noodzakelijk, maar ingewikkeld. Het is nu eenmaal een uiterst efficiënte manier om snel tot hoge temperaturen te komen. Toch besloot LANXESS om vooruitlopend op de doelstelling van 2040 te gaan onderzoeken of het mogelijk zou zijn de warmteproductie voor hun granulator te gaan elektrificeren. En daarbij riepen zij de hulp in van het Fieldlab Industrial Electrification (FLIE).
Staaldraadrollen

Haalbaarheidsonderzoek elektrische boilers

FNsteel produceert staaldraad voor hoogwaardige vele toepassingen, voor o.a. de automotive sector en voor de machinebouw. De organisatie heeft voor de komende jaren de ambitie en strategie om sterk te decarboniseren. Zo wil FNsteel in 2025 25% CO2 besparen en in 2035 volledig aardgasvrij zijn. Op de korte termijn kan er heel snel verduurzaming plaatsvinden, door het elektrificeren van hun aardgasgestookte heetwaterboilers. Uit dit vraagstuk ontstond het plan om een haalbaarheidsstudie starten, met een investeringsvoorstel voor de vervanging van de aardgasboilers door elektrische boilers. In samenwerking. Vanuit het Fieldlab Industrial Electrification heeft BlueTerra onderzocht hoe dit systeem het beste verduurzaamd kan worden.
De Jong 2

Pilotonderzoek multifuel waterstofbrander lage stikstofoxide emissies

De inzet van waterstof is een belangrijke optie om warmteprocessen in de industrie en elektriciteitsproductie te decarboniseren. Zonder nieuwe brandertechniek of aanvullende (katalytische) rookgasreiniging, komt bij de verbranding van waterstof echter meer  stikstofoxide vrij dan bij aardgas. Als de stikstofoxide emissie te hoog wordt, kan dat de ontwikkeling en implementatie van waterstof in grootschalige warmtetoepassingen remmen. A. De Jong werkt aan een technologie om bestaande branders om te bouwen waardoor de stikstofoxide uitstoot gehalveerd kan worden ten opzichte van conventionele technieken. Men verlaagt daarmee de drempel om waterstof toe te passen voor de opwekking van grootschalige hoge temperatuur warmte in bestaande en nieuwe installaties. Daarbij blijft het mogelijk de brander ook op aardgas te bedrijven. In een gezamenlijk project zullen A. De Jong B.V. en het Fieldlab Industrial Electrification (FLIE) de potentie van deze technologie toetsen op industrieel relevante schaal in een testfornuis.