Abstract | Keywords | Export | Availability | Bookmark

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Samenvatting Het opslaan van hernieuwbare energie in waterstofgas als hernieuwbare brandstof heeft het potentieel een lacune te vullen in de huidige energietransitie. Het biedt door zijn hoge energiedensiteit opportuniteiten voor toepassingen waar elektrificatie (voorlopig) geen antwoord op heeft. Onderzoek richt zich daarom op het verhogen van de efficiëntie van de productie van waterstof. Een veelbelovende technologie daarvoor is foto-elektrolyse,- waarbij waterdamp uit omgevingslucht wordt aangevoerd. Om foto-elektrolyseapparaten te optimaliseren moeten alle componenten ervan zo efficiënt mogelijk en betaalbaar worden gemaakt. Deze masterproef richt zich op de katalysator, die nodig is om water te splitsen naar waterstof- en zuurstofgas. Het doel van dit onderzoek was om de kinetische eigenschappen van de splitsing van waterdamp op platina en andere katalysators te analyseren. Daarvoor ging de aandacht uit naar de invloed van een afnemende relatieve luchtvochtigheid op de kinetiek van watersplitsing. Het uiteindelijke doel van die analyse is een beter betaalbaar alternatief te vinden voor platina en andere edelmetalen, zonder bij lagere luchtvochtigheden te veel in te boeten op de snelheid van de reactie. In een eerste stap werden daarvoor experimenten uitgevoerd met platina interdigitated electrode arrays (IDE’s), die ohmse verliezen minimaliseren, met daarbovenop een Nafionfilm als elektrolyt. Tijdens gasfase-experimenten werd de relatieve luchtvochtigheid gevarieerd en de stroomdensiteit gemeten in functie van de aangelegde potentiaal. Door meting van de celweerstand kon de potentiaal voor ohmse verliezen gecorrigeerd worden. Uit de verschillende experimenten werd zo de schijnbare reactie-orde van water bepaald. Er bleek dat die beïnvloed werd door een complex samenspel van verschillende processen. De microkinetische reactie-orde was een eerste factor van belang. Uit experimenten bij hoge relatieve vochtigheid bleek een schijnbare 0e orde, maar die orde nam toe bij lagere luchtvochtigheden. Dat kon te wijten zijn aan diffusielimitaties van waterdamp. Een indicatie daarvoor volgde uit de waarneming dat de schijnbare orde toenam bij toenemende filmdikte van Nafion. Daarnaast werd waargenomen dat een grotere breedte van de IDE-vingers ook tot een toegenomen schijnbare reactie-orde leidde. Opnieuw was dit mogelijk te wijten aan diffusie van waterdamp. Er werd echter vermoed dat ook een heterogenere verdeling van de stroomdensiteit hier meespeelde, als reactie op toegenomen ohmse verliezen. In een volgende stap werden verschillende alkalische anionenuitwisselingsmembranen (AEM’s) gekarakteriseerd. Er werd een geschikte AEM en depositiemethode geïdentificeerd voor het testen van onedele oxidatiekatalysators. Een laatste stap omvatte het testen van alternatieve katalysators. Daarbij werd de oxidatiekatalysator nikkelijzer succesvol afgezet op platina IDE’s door middel van elektrodepositie, maar werden nog geen resultaten in de gasfase geboekt.