E triple C

Electrons to Close the Carbon Cycle

Publieke samenvatting

Aanleiding
Opslag van duurzaam opgewekte elektriciteit is noodzakelijk om de onbalans tussen productie en vraag op te vangen. Toepassing van elektriciteit in de staal, en chemische industrie biedt mogelijkheden om grote hoeveelheden overtollig geproduceerde elektriciteit ten tijde van veel zon en wind te ‘absorberen’. Tevens kunnen vele processen hierdoor verduurzamen: de toepassing van elektrochemie zou een alternatief kunnen zijn voor bestaande, op fossiele brandstroffen gebaseerde processen, zodat emissies van CO2 kunnen worden gereduceerd.

Doelstelling
De toepassing van gas permeabele buisjes die tevens elektrisch geleidend zijn in elektrochemische reacties, wordt in dit voorstel verder uitgewerkt. De inzetbaarheid van de technologie wordt voor andere reacties dan activering van CO2 onderzocht, inclusief de zogenaamde kathodische conversie van Stikstof (N2) naar Ammoniak (NH3), en anodische activering van koolwaterstoffen zoals methaan naar methanol en/of ethaan. Tevens vindt een systeemontwerp en procesevaluatie plaats ten aanzien van de holle buisjes technologie, met focus op de elecktrochemische conversie van CO2, en zal een elektrochemische cel worden gebouwd om de haalbaarheid van het concept op grote(re) schaal te evalueren. De onderzoeken worden uitgevoerd in een open samenwerkingsverband tussen de universiteit Twente (UTwente), kennisinstellingen (TNO en ECN) en bedrijfsleven (Arcellor Mittal, Akzo, Dow, OCI) geleid door ISPT.

Korte omschrijving
Om de hierboven aangegeven doelen te realiseren, zullen buisjes worden gefabriceerd waarvan de porie structuur wordt geoptimaliseerd. Voor het systeem ontwerp en de procesevaluatie wordt de know-how aanwezig bij TNO en ECN aangewend. Om stikstof activering en anodische oxidatie van methaan mogelijk te maken, zullen buisjes uit andere metalen dan koper worden gefabriceerd, en gefunctionaliseerd met geschikte katalysatoren. Voor de anodische toepassing (oxidatie reacties voor methaan activering) zullen ook halfgeleider deeltjes worden gefabriceerd, zodat een gecombineerde activering met licht en elektriciteit mogelijk wordt.

Resultaat
Het onderzoek leidt tot inzicht in de technische haalbaarheid en schaalbaarheid, en de economische relevantie van elektrochemische conversie van CO2, N2 en CH4 op basis van de gepatenteerde holle buisjes technologie. Tevens zullen de resultaten worden vergeleken met alternatieve methoden voor opslag van elektriciteit, zoals bijvoorbeeld omschreven in het ISPT voorstel ‘electrical driven activation of base chemicals’.