Boosting electrochemical syngas production with exsolved nanoparticles in solid oxide cells
Betere elektroden voor solid oxide elektrolyse cellen (SOEC)
Solid oxide electrolysis cellen (SOEC) zijn een veelbelovende technologie om duurzame energie efficiënter te benutten. Ze kunnen overtollige elektriciteit uit hernieuwbare bronnen, zoals zon en wind, omzetten in syngas, een mix van koolmonoxide en waterstof als belangrijke grondstof voor duurzame brandstoffen en chemicaliën. Toch blijven de prestaties en levensduur van SOEC's vandaag nog een uitdaging.
In zijn onderzoek ontwikkelde Roelf Maring perovskiet elektroden die SOEC’s efficiënter, stabieler en goedkoper kunnen maken. Deze elektroden zijn bestand tegen hoge temperaturen en kunnen zowel als kathode als anode functioneren. Via een innovatieve techniek, “redox-exsolutie”, werden ultrafijne metaalnanodeeltjes rechtstreeks op het materiaaloppervlak gevormd. Hierdoor verbeteren de katalytische eigenschappen sterk en worden problemen zoals degradatie en koolstofafzetting beperkt.
De resultaten tonen aan dat deze aangepaste elektroden de productie van syngas verhogen en tegelijk minder energie vereisen. Bovendien toont Maring aan dat ethanol als alternatieve brandstofbron de energie-efficiëntie van het systeem verder kan verbeteren. Onder bepaalde omstandigheden konden de cellen zelfs gelijktijdig syngas produceren én elektriciteit opwekken.
Dit proefschrift benadrukt het potentieel van slimme materiaalontwikkeling en nanotechnologie voor duurzame energieopslag en groene chemische productie. De bevindingen kunnen bijdragen aan de ontwikkeling van efficiëntere en betaalbare technologieën voor een klimaatneutrale toekomst.
Roelf Maring voerde zijn onderzoek uit bij het Engineering and Technology institute Groningen (ENTEG), afdeling Producttechnologie. Hij vervolgt zijn loopbaan als Research Engineer bij VITO.