Universiteit Twente ontwikkelt zeer efficiënte elektrode

maandag 29 februari 2016 Universiteit Twente

Wetenschappers van MESA+, het onderzoeksinstituut van de Universiteit Twente, hebben een elektrode ontwikkeld die koolstofdioxide (CO2) zeer efficiënt kan omzetten naar koolstofmonoxide (CO). Met de elektrode kunnen allerlei industriële processen verduurzaamd worden, bijvoorbeeld in de staalindustrie.

De elektrode heeft de vorm van een holle poreuze koperen vezel die is voorzien van minuscule poriën. Door de vezel in een waterbad te plaatsen, spanning op de vezel te zetten en CO2 door de poriën te laten borrelen, wordt het CO2 aan de buitenzijde omgezet naar CO. Dit principe is vrij eenvoudig, maar de efficiëntie en de selectiviteit van de reactie zijn bijzonder hoog, onder meer doordat de elektrode een groot oppervlak heeft waar de reactie kan plaatsvinden.

 

Tien keer hoger

De belangrijkste innovatie is het geoptimaliseerde grensvlak tussen gas, vloeistof en de koperdeeltjes. Hierdoor is de toevoer van CO2 en afvoer van het product CO zeer efficiënt. Vergeleken met de meest geavanceerde koperen elektrodes die momenteel op de markt zijn is de omzetting ongeveer tien keer zo hoog. Ook de selectiviteit (het percentage van de elektronen dat gebruikt wordt om CO2 om te zetten) is met 85 procent zeer hoog in vergelijking met de 35 procent bij bestaande koperen elektrodes. Een laatste voordeel is dat voor de nieuwe elektrode geen dure edelmetalen als goud of zilver hoeven te worden gebruikt, zoals bij sommige bestaande elektrodes het geval is.

 

Toepassing

De manier waarop de elektrode werkt, is toepasbaar voor allerlei chemische processen waarbij gas moet worden omgezet, met name doordat de manier waarop de vezels worden vervaardigd ook geschikt is voor andere materialen dan koper. Daardoor kan ook worden gedacht aan de omzetting van zuurstof voor de toepassing in een brandstofcel of stikstof voor de elektrochemische productie van ammoniak.

 

De betrokken onderzoekers van MESA+ zien een belangrijk toepassingsgebied van de koperelektrodes in de staalindustrie. Daar wordt veel CO2 uitgestoten en is er juist behoefte aan CO om ijzererts om te zetten naar ijzer. Gebruik van de vezels kan daar dus leiden tot een aanzienlijke reductie van de CO2 uitstoot.

 

Commerciële schaal

De werking van de vezel is aangetoond in het lab. In samenwerking met het Institute for Sustainable Process Technology gaan de wetenschappers nu onderzoeken hoe ze het ontwerp kunnen optimaliseren en hun methode geschikt kunnen maken voor toepassing in de industrie. De verwachting is dat het relatief eenvoudig zal zijn om de nieuwe elektrode op commerciële schaal te produceren, omdat de fabricagetechniek is gebaseerd op de manier waarop nu al op zeer grote schaal holle vezelmembranen van polymeer worden vervaardigd.

Petrochem is een uitgave van Industrielinqs Pers & Platform.
© 2016 www.petrochem.nl - alle rechten voorbehouden.