Nanocomposietelektrolyten voor middelhoge temperatuurstoomelektrolyzers voor waterstofproductie

De realisatie van megawattproductie van waterstofgas onder druk uit hernieuwbare elektriciteit is momenteel beperkt tot twee commerciële opties: alkalische waterelektrolysers (AWE) en protonenuitwisselingsmembraan (PEM) elektrolyse. Deze technologieën voor elektrolyse bij lage temperatuur (LTE, T < 120 °C) kunnen worden aangevuld met elektrolyse op hoge temperatuur (HTE), die werkt van 600 tot 850 °C en die momenteel de eerste stappen zet in de (gesubsidieerde) commercialisering als elektrolysecellen voor vaste oxiden (SOEC's). Laatstgenoemde systemen zijn elektrisch efficiënter omdat een deel van de vrije-enthalpie van de reactie als warmte wordt toegevoerd, wat resulteert in een lagere celspanning voor watersplitsing. Tussen deze twee hoofdopties ligt een kans van elektrolyse bij middelhoge temperatuur (MTE, 150 °C < T < 400 °C), die waterstofproductie door elektrolyse koppelt aan valorisatie van restwarmte, bijvoorbeeld uit industriële processen. Het gebrek aan geschikte en stabiele vaste protonelektrolyten of SPE in het gemiddelde temperatuurbereik heeft de ontwikkeling van deze technologische optie echter belemmerd, waardoor de 'MTE-kloof' een huidige uitdaging is. In dit doctoraatsproject zal ik innovatie brengen via twee hoofdstrategieën: de verkenning van (a) nanocomposietelektrolyten van elektrolytmengsels opgesloten in mesoporeuze oxiden en (b) vaste-vaste composietelektrolyten (SCE) met verbeterde ionengeleiding langs zout/oxide-interfaces . Waarschijnlijk zullen de organische materialen in (a) het meest geschikt zijn in het 'lagere' MT-bereik (150 - 250 °C), terwijl de SCE naar verwachting het 'hogere' MT-bereik (250 - 400 °C) zullen dekken ), ook al is overlap van operationele vensters niet uitgesloten.