Een elektrolyzer zo groot als een wasmachine, om lokaal opgewekte zonne-energie op te slaan in elk huis
EIRES wil elektrolyzers ontwerpen die in elk huis kunnen worden geplaatst om elektriciteit op te slaan die wordt opgewekt door zonnepanelen of windturbines.
De Dutch Electrolyzer is een van de vier icoonprojecten van het Eindhoven Institute for Renewable Energy Systems (EIRES). De ambitie is om in de nabije toekomst elektrolyzers te ontwerpen en te bouwen die je in je huis kunt plaatsen om elektriciteit op te slaan die is opgewekt door bijvoorbeeld zonnepanelen of windturbines. Op die manier hebben huishoudens altijd toegang tot duurzame energie. Ook als de zon niet schijnt of als de wind niet waait. De bedoeling is dat hij niet groter wordt dan een wasmachine en dat hij deel gaat uitmaken van de gebruikelijke witgoedinventaris van elk huis.
Elektrolyse van H2O, en dus ook elektrolyzers, is een robuuste en bekende technologie, zegt Adriana Creatore, hoofdwetenschapper bij EIRES in het aandachtsgebied “Chemie voor duurzame energiesystemen”. Dankzij elektriciteit wordt water letterlijk “gesplitst” in waterstof en zuurstof. De waterstof en de zuurstof worden afzonderlijk opgevangen. Waterstof is niet alleen van essentieel belang voor het opwekken van elektriciteit door de hercombinatie met zuurstof in brandstofcellen (bijvoorbeeld voor elektrisch vervoer), maar is ook een belangrijke bouwsteen voor de synthese van chemicaliën en brandstoffen wanneer deze worden gecombineerd met CO.
De technologie is er dus gewoon. “De uitdaging is dat de materialen die we er nu voor gebruiken te duur zijn.” Het gaat dan bijvoorbeeld om schaarse edelmetalen en verbindingen als platina en iridiumoxide. Het onderzoek van Creatore en haar collega’s binnen EIRES richt zich op het ontwerpen en bouwen van kosteneffectieve materialen, zodat ze dure metalen en verbindingen zoals platina en iridiumoxide kunnen vervangen.
Fundamenteel onderzoek naar materialen
Die materialen moeten dan wel bestaan uit grondstoffen die beter beschikbaar zijn. Als voorbeeld noemt Creatore een aantrekkelijke verbinding op basis van kobalt, fosfor en zuurstof, kobaltfosfaat genaamd, dat een goede elektrokatalysator is voor de O2-productie aan de anode van de elektrolytische cel. Maar er zijn veel meer opties, en om die te benutten werkt ze samen met TU/e-collega Marta Costa Figueiredo en DIFFER-collega Mihalis Tsampas. “We zijn niet alleen geïnteresseerd in de synthese van deze nieuwe elektro-katalysatoren, maar ook in hun activeringsmechanisme tijdens watersplitsing en in de prestaties en stabiliteit op de lange termijn.” Het gaat dus om fundamenteel onderzoek.
“Het is belangrijk om die kennis hier te ontwikkelen, zodat de lokale maakindustrie ervan profiteert.”
Adriana Creatore – EIRES
Waterstoftechnologie in de buurt houden
Het is ook essentieel om de samenwerking buiten Nederland te versterken. Zowel de Duitse als de Nederlandse regering hebben het thema elektrolyse hoog op de agenda staan voor toekomstige samenwerking. Beide regeringen ondersteunen toekomstige bilaterale programmering, aldus Creatore. “Het is belangrijk om die kennis hier te ontwikkelen, zodat de lokale maakindustrie ervan profiteert.”
Daarom zijn er ook bedrijven betrokken bij de ontwikkeling van een nieuwe generatie betaalbare elektrolyzers, zoals het Eindhovense VDL, Nouryon, en diverse start-ups. Het is van groot belang dat de hele kennisketen aan bod komt, zegt Creatore. EIRES ondersteunt dit door de synergie tussen zijn focusgebieden te bevorderen en specifiek tussen “Chemistry for Sustainable Energy Systems” en “Engineering from Sustainable Energy Systems”, onder leiding van de TU/e-onderzoekers Niels Deen en John van der Schaaf, die zich richten op de engineering-aspecten van de elektrolyzer.
De Dutch Electrolyzer is een van de vier iconische projecten van het Eindhoven Institute for Renewable Energy Systems (EIRES). EIRES is in 2020 opgericht door de TU/e. Andere projecten zijn de ontwikkeling van een zoutbatterij om duurzaam opgewekte warmte op te slaan en de ontwikkeling van metal fuel. Ook worden er digitale modellen ontwikkeld (digital twins) om inzicht te krijgen in de beste keuze voor nieuwe technologieën die tijdens de energietransitie ontwikkeld worden. De keuze daaruit moet voor 2050 gemaakt worden.