Het is al een tijdje geleden CleanTechnica nam een ​​kijkje bij vaste oxide brandstofcellen, en er is veel in te halen. Om maar een paar nieuwe ontwikkelingen te noemen: Shell heeft zojuist een deal gesloten met de firma Ceres om hun vaste-oxidetechnologie te testen om groene waterstof te produceren in India, en de iconische autofabrikant Ferrari heeft contact opgenomen met het Amerikaanse bedrijf Bloom Energy om zijn bedrijf koolstofarm te maken. Maranello-fabriek in Italië.

Wat is er gebeurd met vaste-oxidebrandstofcellen?

Voor degenen onder u die nieuw zijn in het onderwerp: een waterstofbrandstofcel mengt waterstof met omgevingszuurstof en een katalysator om emissievrije elektriciteit op te wekken, waarbij water het enige bijproduct is. Het omgekeerde proces wordt waterelektrolyse genoemd, waarbij elektriciteit en een katalysator op water worden toegepast, waardoor waterstofgas wordt verdreven.

Polymeerelektrolytmembraan (PEM) brandstofcellen hebben tot nu toe de meeste aandacht getrokken van het groene waterstofveld. Ze zetten meestal in een vast polymeer als elektrolyt, zoals beschreven door onze vrienden bij het Amerikaanse ministerie van Energie.

Vast oxide brandstofcellen zijn een heel ander beest. Hun elektrolyt is een niet-poreuze keramische verbinding en ze kunnen werken bij temperaturen tot 1,830°F. Binnen een warmtekrachtkoppelingssysteem kan hun brandstofefficiëntie oplopen tot 85% of meer.

Onder andere voordelen, elimineert de hoge warmtehoek de noodzaak van een dure katalysator, en het stelt de brandstofcel ook in staat om op verschillende inputs te werken zonder dat er systeemuitbreidingen nodig zijn.

Omdat er niet zoiets bestaat als een gratis lunch, is enige afstemming op zijn plaats voordat vaste-oxidesystemen op de massamarkt komen. Ondertussen staat het Energiedepartement bij de deur waardoorheen: groene waterstofproductie komt in beeld. Dit is de versie van het SOFC-programma, uitgevoerd door het National Energy Technology Laboratory van het Energy Department:

“Het SOFC-programma ontwikkelt de synergetische vaste-oxide-elektrolysecel (SOEC)-technologie. Elektrolyse is een proces waarbij waterstof uit water wordt gesplitst met behulp van elektrische stroom. SOEC-systemen bieden een potentieel aantrekkelijke optie voor de productie van waterstof vanwege de hoge efficiëntie en systeemflexibiliteit.”

“…ontwikkelaars onderzoeken [ook] het potentieel om zowel de SOEC als de SOFC in een enkel hybride apparaat te gebruiken om elektriciteit te produceren in tijden van grote vraag (hoge waarde) en om waterstof te produceren tijdens daluren (lage kosten) ”, voegt NETL toe. "De waterstof die tijdens de daluren wordt geproduceerd, kan bijvoorbeeld later worden gebruikt voor elektriciteitsopwekking en dit maakt het SOEC-systeem een ​​belangrijk onderdeel om de bredere aanpassing van gedistribueerde hernieuwbare energiebronnen zoals wind en zon mogelijk te maken."

De terugkeer van de vaste-oxidebrandstofcel

CleanTechnica heb een paar keer gekeken de vaste oxide firma Bloom Energy ongeveer 10 jaar geleden, maar sindsdien is de radar behoorlijk stil geweest. De laatste keer CleanTechnica nog een por in vaste-oxidebrandstofcellen nam was in juli 2021, toen het Amerikaanse ministerie van Energie een ronde van $ 52.5 miljoen lanceerde financiering voor waterstof R&D ter ondersteuning van zijn nieuwe "Waterstof Shot" clean tech acceleratie-initiatief.

Het waterstofprogramma soep-tot-noten maakt ruimte voor aardgas, maar de lange termijn focus ligt op decarbonisatie. Tijdens de financieringsronde van afgelopen zomer heeft de West Virginia University een schijfje van $ 1 miljoen weggeplukt voor een project met de naam "Ontwerpen van interne oppervlakken van poreuze elektroden in elektrolysecellen voor vaste oxiden voor een zeer efficiënte en duurzame waterstofproductie. '

De afdeling Energie legt uit wat dat betekent (pauzes toegevoegd):

"Onderzoeksmaatschappij van de Universiteit van West Virginia zal zeer actieve en robuuste coatinglagen op nanoschaal ontwikkelen en implanteren op het binnenoppervlak van een poreuze elektrode.

"De coatinglaag zal worden ontwikkeld met behulp van het additieve fabricageproces van atomaire laagafzetting (ALD) en zal rechtstreeks op het binnenoppervlak van poreuze elektroden van de gefabriceerde commerciële cellen worden geïmplanteerd.

"Het project zal een eenvoudige oplossing bieden voor verschillende materiaaluitdagingen op celniveau en zou verder uitgebreide en efficiëntere SOEC-stacks en -systemen mogelijk kunnen maken."

Voor het geval je je afvraagt ​​hoe de fossiel-gecentreerde staat West Virginia daarin past, vaste oxide brandstofcellen zijn bron-agnostisch. Ze kunnen op aardgas draaien en WVU heeft een indrukwekkend portfolio van geavanceerd materiaalonderzoek mede dankzij haar ervaring op het gebied van aardgas.

Liefhebbers van aardgas kunnen nu hun hart verwarmen over de nieuwe onderzoeksbeurs, maar wat saus voor de gans is, is saus voor de gans. Vaste-oxidebrandstofcellen kunnen ook draaien op hernieuwbare bronnen, waaronder biogas en natuurlijk groene waterstof.

Voor de goede orde, WVU stort ook $ 250,000 uit andere bronnen voor de moeite.

Shell duikt in vaste-oxidepool

Laten we, met dit alles in gedachten, eens kijken naar de betekenis van Shell's nieuwste infuus in de sprankelende groene economie van de toekomst.

Eerder deze week kondigde de firma Ceres een overeenkomst met Shell aan voor de bouw van een project voor vaste-oxidebrandstofcellen op megawattschaal in het R&D-centrum van Shell in Bangalore, India, met als doel groene waterstof produceren voor de industriële markt.

“Shell en Ceres bouwen aan dit partnerschap om SOEC-technologie te gebruiken om zeer efficiënte, goedkope groene waterstof te leveren; nu algemeen beschouwd als een geloofwaardige manier om moeilijk te verminderen delen van het energiesysteem, die tegenwoordig afhankelijk zijn van fossiele brandstoffen, koolstofarm te maken”, legt Ceres uit.

"Ceres streeft ernaar waterstof te produceren met een efficiëntie die ongeveer 20% hoger ligt dan die van andere technologieën, met een efficiëntie van midden jaren '80 tot 90%, waarbij het mogelijk is om gebruik te maken van restwarmte in industriële processen om een ​​hoge efficiëntie te bereiken", voegen ze toe. dat het doel is om tegen 1.5 een "marktleidende genivelleerde kostprijs van waterstof van $ 2025 / kg te bereiken", voegen ze eraan toe.

De testrun zal naar verwachting drie jaar duren, wat Shell voldoende tijd zou moeten geven om zich te ontwikkelen het nieuwe Crux aardgasveld voor de kust van West-Australië.

Schat! Ach, babystapjes. Shell heeft veel klimaatschade ongedaan te maken, maar de... Amerikaanse zonne-industrie is een lichtpuntje en haar activiteiten in de offshore windenergie gebied zijn een ander. Shell ondersteunt ook het streven van de EU naar groene waterstof, dus hou dat in de gaten.

Ferrari Hearts ook vaste oxide brandstofcellen

Het andere interessante nieuws brengt Bloom Energy terug op de CleanTechnica kaart.

Vorige week kondigde het bedrijf aan dat het een 1-megawatt vaste oxide-brandstofcel installeert in de productiefaciliteit en het hoofdkantoor van Ferrari in Maranello, Italië, blijkbaar ter ondersteuning van de uitbreidingsplannen van de iconische autofabrikant.

"De samenwerking met Ferrari, al 75 jaar een wereldleider in de luxe- en automobielsector, markeert de toetreding van Bloom tot de Europese Unie en Italië en is de eerste stap naar potentieel grotere projecten tussen de twee bedrijven", zegt Bloom enthousiast.

“Het zeer efficiënte platform van Bloom Energy zet brandstoffen om zoals waterstof, biogas of aardgas omgezet in schone elektriciteit zonder verbranding. Door het vasteoxideplatform van Bloom zal Ferrari naar verwachting in staat zijn om het brandstofverbruik en de koolstofemissies in de productiefaciliteit te verminderen en tegelijkertijd kosten- en duurzaamheidsvoordelen te ontsluiten,” voegde ze eraan toe.

Als één megawatt een beetje klein klinkt, is het dat ook. Het oorspronkelijke doel is om in 5% van Ferrari's energiebehoefte te voorzien. Als een verbetering van de energie-efficiëntie zullen de nieuwe brandstofcellen echter een aanzienlijke impact hebben. Bloom en Ferrari verwachten 20% te besparen op het gas dat wordt gebruikt door het bestaande warmtekrachtkoppelingssysteem van de faciliteit en de lokale emissies te verminderen.

Groene waterstof zou in het spel kunnen zijn. Bloom liet ook een hint vallen dat zijn flexibele Bloom Energy Server-platform "Ferrari in staat zal stellen om koolstofvrije elektriciteit op te wekken uit waterstof en andere koolstofvrije brandstofbronnen, ter ondersteuning van" de opkomende waterstofeconomie van Italië", die lijkt op te komen in overeenstemming met de focus van de EU op groene waterstof.

Interessant! Hoe dan ook, als legacy-fossiele belanghebbenden zoals Shell het echt serieus nemen om de planeet te redden, kunnen ze maar beter een stap verder gaan. Het wordt hier heet!

Volg mij op Twitter @TinaMCasey.

Foto: Vast oxide brandstofcellen met dank aan Ceres.

Bekijk onze gloednieuwe E-Bike Gids. Als je nieuwsgierig bent naar elektrische fietsen, dan is dit de beste plek om je e-mobiliteitsreis te beginnen!

Waardeer je de originaliteit van CleanTechnica en de berichtgeving over cleantech? Overweeg om een ​​te worden CleanTechnica-lid, ondersteuner, technicus of ambassadeur - of een beschermheer op Patreon.