Gennem intensiv udvikling blev den bedst mulige proces og den optimale belægningssammensætning fundet til højeffektive elektroder beregnet til Power-to-X-elektrolyse.

I den hurtige overgang fra fossile brændstoffer til grøn energi er Power-to-X på alles læber inden for energi- og klimasektoren.

For at omdanne den elektricitet, der produceres af sol- og vindenergi, til brint, e-brændstoffer og e-kemikalier er der behov for elektrolyseanlæg for at spare energi.

I mere end et årti har FORCE Technology arbejdet på at udvikle elektroder til elektrolyse ved hjælp af processer som atmosfærisk plasmasprøjtning, elektrisk lysbuesprøjtning, flammesprøjtning og lasersintring, som alle er relevante for produktion i store mængder. Undervejs i udviklingen har vi opnået værdifuld og afgørende viden om emnet, som du har mulighed for at udnytte.

Vi har udviklet og testet adskillige belægningssammensætninger til elektroder til elektrolyse med meget gode resultater. I denne forbindelse er den vigtige modning af omkostningseffektive fremstillingsprocesser også blevet prioriteret højt.

Casestudie: Atmosfærisk plasmasprøjtede NiAl-elektroder viser gode resultater

I løbet af vores udviklingsproces besluttede vi os for at bruge atmosfærisk plasmasprøjtning (APS) af Raney-nikkel (50/50 NiAl). Det er en ret kompakt belægning med få porer og sprækker. Efter APS gennemgik elektroderne en aktiveringsproces, hvor aluminium blev udvasket fra de intermetalliske faser, hvilket resulterede i en stærkt katalytisk svampelignende nikkelstruktur. Tværsnit af belægningen før og efter aktivering er vist nedenfor:

SEM billede

SEM-billeder af tværsnit fremstillet ved hjælp af fokuseret ionstråleteknik (FIB). Som sprøjtet (til venstre) og aktiveret NiAl-belægning (til højre).

Forskellige lagtykkelser blev påført elektroderne og efterfølgende elektrokemisk testet for deres effektivitet i forbindelse med brintelektrolyse.

Elektrokemisk ydeevne

Den elektrokemiske ydeevne blev sammenlignet med ikke-belagt nikkel, og NiAl-belægningerne gav straks en betydelig forbedring (dvs. reduktion) af cellespændingen, selv ved en lille belægningstykkelse på 30 µm. En lang række belægninger produceret af APS er blevet testet på denne måde. Den bedste ydeevne ses for en belægning med en tykkelse på 100 µm, som det ses nedenfor. Der blev ikke observeret nogen yderligere forbedring ved at øge belægningstykkelsen yderligere til fx 300 µm.
Sammenligning af elektrodens ydeevne på forskellige belægningsstrategier og litteratur

Hidtil har vores udviklingsarbejde vist muligheden for at anvende atmosfærisk plasmasprøjtning til at fremstille meget effektive elektroder til omdannelse af elektricitet til brint ved alkalisk elektrolyse af vand ved høj temperatur.

Sammenlignet med vakuumplasmasprøjtning og pletteringsteknikker giver APS-teknikken samme eller bedre ydeevne.

Testfaciliteter afgørende for virksomheder, der er involveret i Power-to-X

Power-to-X er en afgørende faktor i overgangen til grøn energi - men det er en umoden teknologi. Der er mange ukendte faktorer, når det drejer sig om materialer og udstyr, da ingen endnu kender omstændighederne i forbindelse med det korrosive miljø og de høje temperaturer og tryk, som de skal modstå.

Med adgang til omfattende testfaciliteter er virksomhederne bedre rustet til en omkostningseffektiv opskalering af de eksisterende elektrolyseteknologier.