Photo: Lisbeth Holten

Anbefalinger til katalyseforskningen i elektrolyse

fredag 07 jun 19

Kontakt

Jakob Kibsgaard
Lektor
DTU Fysik
45 25 32 90

Kontakt

Ib Chorkendorff
Professor
DTU Fysik
45 25 31 70
To førende danske katalyseforskere har udarbejdet en kommentar til det ansete tidsskrift Nature Energy med tre klare anbefalinger til deres kollegaer.

En af nøglerne til at løse fremtidens udfordring med at lagre vedvarende energi og sikre erstatninger for fossile brændstoffer er udviklingen af bedre katalysatorer. Det første og mest enkle skridt i den proces er at splitte vand for at danne brint. Det kan ske ved elektrokatalyse, der indebærer to halvcellereaktioner til at omdanne vandet til henholdsvis brint og ilt.

De bedste katalysatorer hertil i syrebaseret elektrolyse er platin og iridium, som dog er knappe ressourcer, der kun udvindes få steder i verden. Forskningen har derfor fokus på at finde erstatninger, der er lige så effektive.

Tidsskriftet Nature Energy har bedt to førende danske forskere på området, professor Ib Chorkendorff og lektor Jakob Kibsgaard, begge fra DTU Fysik, om at udarbejde en kommentar til forskningsfeltet. Det sker på baggrund af de mange erfaringer, de to forskere selv har med forskning i katalyse og deres utallige læsninger af artikler fra andre forskere på området. DTU-forskerne kommer med tre klare anbefalinger.

Større fokus på iltreaktionen

Den første anbefaling handler om at øge fokus på den del af vandspaltningsprocessen, der omfatter iltreaktionen. En stor del af forskningen har hidtil primært haft fokus på processen med at udvikle brint. Det viser sig dog, at det største energitab er på iltsiden, hvilket gør, at den samlede proces ender med et alt for stort energitab.

”Hvis vi skal lykkes med at lave brint ved elektrolyse i større skala, er det vigtigt, at vi ikke overser den del af processen, der laver ilt. Når energitabet på den side er for stort, bliver den samlede elektrolyse proces ikke et økonomisk interessant alternativ. Derfor er det vigtigt fremover at få et større forskningsmæssigt fokus på den del af processen der omhandler ilt,” siger Jakob Kibsgaard.

En stor mængde katalysatorer er ikke nødvendigvis vejen frem

Den anden anbefaling handler om mængden af katalysatorer. Mange tilsyneladende fine resultater fra elektrolyseforskningen viser sig at være opnået ved at øge katalysatormængden kraftigt. Det løser dog ikke nødvendigvis udfordringen med at erstatte knappe ressourcer som platin og iridium. Hvis man i stedet anvender måske tusind gange større mængde af et andet og billigere metal, kan det ende med at blive dyrere.

”Det giver derfor et bedre billede af potentialet for opskalering, hvis man måler katalysatorens aktivitet pr. atom for at få et reelt billede af, hvor god katalysatoren egentlig er,” siger Jakob Kibsgaard.

Grafik: Jakob Kibsgaard 
Måletekniske faldgruber

Som den tredje anbefaling peger Ib Chorkendorff og Jakob Kibsgaard på, at der også er lang række måletekniske faldgruber, som forskere skal være opmærksomme på for at sikre sig, at deres resultater er valide. Et af de vigtigste punkter er, at forskere almindeligvis måler en strøm, der antages som proportionelt udtryk for produktionen af henholdsvis brint og ilt. Det er dog ikke altid tilfældet.

”Især når meget store mængder katalysatorer bruges, kan en del af den målte strøm skyldes andre processer, der intet har at gøre med ilt- eller brintudvikling. Det kunne eksempelvis være decideret korrosion af katalysatoren, hvis den ikke er stabil. Man bør derfor måde direkte på mængden af henholdsvis brint- og iltgas i stedet for blot at forlade sig på måling af strømmen,” siger Ib Chor-kendorff.

Særligt i forhold til den sidste anbefaling om måletekniske faldgruber udtrykker Ib Chorkendorff og Jakob Kibsgaard bekymring for, at offentliggørelsen af måleteknisk uholdbare data på sigt kan udvande forskningsområdet ved at gøre det sværere at skelne mellem skidt og kanel.

Nyheder og filtrering

Få besked om fremtidige nyheder, der matcher din filtrering.