SAE
Ontwikkelen en testen SAE 2.0 module en onderzoek opschalingsmogelijkheden
Publieke samenvatting / Public summary
Aanleiding
Er is grote behoefte aan elektrolysers met een hoge conversiefactor (kWh naar kg H2), lage onderhoudskosten en een lange levensduur. Aangezien de stroominkoop 70-80% van de kostprijs van waterstof bepaalt, richt dit onderzoek zich op efficiëntieverhoging, standaardisatie van componenten en kostenverlaging door automatisering van het productieproces. Hierbij kiest XINTC voor een nieuw type alkaline generator dat afwijkt van de conventionele PEM/alkaline systemen. Het beoogde systeem heeft aanzienlijk lagere aanschaf- en onderhoudskosten en is geschikt om optimaal gebruik te maken van een fluctuerend energie-aanbod van PV en/of wind. De belangrijkste eigenschappen van de te ontwikkelen Smart Alkaline Elektrolyser afgekort SAE 2.0 zijn: modulair ontwerp, eenvoudig schaalbaar, flexibel inzetbaar, korte responstijd en geen edele materialen als platina of goud. Daarnaast is er geen membraan aanwezig, maar een diafragma, is er geen regulier MEA-onderhoud of stack revisie (normaal elke 3-4 jaar), nominale temperatuur en druk en geen afdichtingsproblemen. Hiermee wordt het systeem nagenoeg onderhoudsvrij met een minimale downtime.
Doelstelling
Het ontwikkelen, bouwen en testen van een kunststof, de SAE 2.0 module, voor de productie van waterstof. Het betreft de doorontwikkeling van een eerder ontwikkeld prototype, de V1.0 stack. De SAE 2.0 modules hebben een groter 'window of operation' m.b.t. de stroomdichtheid om optimaal ten behoeve van een variabel stroomaanbod te kunnen worden ingezet. Een systeem gebaseerd op de SAE 2.0 modules zal een beoogde capaciteit hebben van 150kW tot 50+MW (modulair systeem). Hiermee richt XINTC zich specifiek op het middensegment van de wereldwijde markt voor elektrolysers.
Korte omschrijving
Gefaseerd project dat zich richt op de volgende activiteiten en taakverdeling - Fase 1: Theoretische voorbereiding en materiaalonderzoek gericht op 1) Modellering en simulatie ontwerp en 2) Materiaalonderzoek grondstof groep-specificatie. - Fase 2: Ontwikkeling matrijzen t.b.v. productie modulecomponenten gericht op 1) Fine-tuning en definitief matrijsontwerp, 2) Matrijsproductie en testen en 3) Productie ongelaste modulecomponenten. - Fase 3: Vibratielassen en tooling t.b.v. productie multimodule gericht op 1) Optimalisatie vibratielasmethodiek, 2) Productie tooling techniek en 3) Productie multimodule. - Fase 4: Kwaliteitstoetsing en performance testing gericht op 1) Kwaliteitstoetsing gelaste multimodule, 2) Performance testing en validatie warmtehuishouding en 3) Evaluatie, follow-up en afronding.
Resultaat
Module SAE 2.0 is ontwikkeld en de performance is gekarakteriseerd in een testopstelling. Deze dient een verbeterde efficiency te hebben t.o.v. een ongelaste opbouw met pakkingen met het oog op capaciteitsoutput, conversie efficiëntie en gaskwaliteit. De module zal getest worden onder start/stop en bedrijfscondities volgens normaal operationele parameters en voldoet aan de volgende eisen: 1) nominale werking bedraagt 2.5kW/module, 2) piekbelasting bedraagt 150% t.o.v. nominaal gedurende meer dan 1 uur zonder degradatie van performance, 3) technische gasdichtheid garantie. XINTC verwacht dat de module een levensduur heeft van 15 jaar. Andere resultaten zijn: 4) de massaproductie van de spuitgietonderdelen is gevalideerd, 5) het geautomatiseerd assembleren en vol-vlaks vibratielassen van de elektrodes, diafragma's en celplaten is geoptimaliseerd en op kwaliteit en performance gevalideerd en 6) de thermische belastbaarheid en levensduur verwachting is middels simulaties (aanvang) en experimentele validatie (einde project) gevalideerd.
Er is grote behoefte aan elektrolysers met een hoge conversiefactor (kWh naar kg H2), lage onderhoudskosten en een lange levensduur. Aangezien de stroominkoop 70-80% van de kostprijs van waterstof bepaalt, richt dit onderzoek zich op efficiëntieverhoging, standaardisatie van componenten en kostenverlaging door automatisering van het productieproces. Hierbij kiest XINTC voor een nieuw type alkaline generator dat afwijkt van de conventionele PEM/alkaline systemen. Het beoogde systeem heeft aanzienlijk lagere aanschaf- en onderhoudskosten en is geschikt om optimaal gebruik te maken van een fluctuerend energie-aanbod van PV en/of wind. De belangrijkste eigenschappen van de te ontwikkelen Smart Alkaline Elektrolyser afgekort SAE 2.0 zijn: modulair ontwerp, eenvoudig schaalbaar, flexibel inzetbaar, korte responstijd en geen edele materialen als platina of goud. Daarnaast is er geen membraan aanwezig, maar een diafragma, is er geen regulier MEA-onderhoud of stack revisie (normaal elke 3-4 jaar), nominale temperatuur en druk en geen afdichtingsproblemen. Hiermee wordt het systeem nagenoeg onderhoudsvrij met een minimale downtime.
Doelstelling
Het ontwikkelen, bouwen en testen van een kunststof, de SAE 2.0 module, voor de productie van waterstof. Het betreft de doorontwikkeling van een eerder ontwikkeld prototype, de V1.0 stack. De SAE 2.0 modules hebben een groter 'window of operation' m.b.t. de stroomdichtheid om optimaal ten behoeve van een variabel stroomaanbod te kunnen worden ingezet. Een systeem gebaseerd op de SAE 2.0 modules zal een beoogde capaciteit hebben van 150kW tot 50+MW (modulair systeem). Hiermee richt XINTC zich specifiek op het middensegment van de wereldwijde markt voor elektrolysers.
Korte omschrijving
Gefaseerd project dat zich richt op de volgende activiteiten en taakverdeling - Fase 1: Theoretische voorbereiding en materiaalonderzoek gericht op 1) Modellering en simulatie ontwerp en 2) Materiaalonderzoek grondstof groep-specificatie. - Fase 2: Ontwikkeling matrijzen t.b.v. productie modulecomponenten gericht op 1) Fine-tuning en definitief matrijsontwerp, 2) Matrijsproductie en testen en 3) Productie ongelaste modulecomponenten. - Fase 3: Vibratielassen en tooling t.b.v. productie multimodule gericht op 1) Optimalisatie vibratielasmethodiek, 2) Productie tooling techniek en 3) Productie multimodule. - Fase 4: Kwaliteitstoetsing en performance testing gericht op 1) Kwaliteitstoetsing gelaste multimodule, 2) Performance testing en validatie warmtehuishouding en 3) Evaluatie, follow-up en afronding.
Resultaat
Module SAE 2.0 is ontwikkeld en de performance is gekarakteriseerd in een testopstelling. Deze dient een verbeterde efficiency te hebben t.o.v. een ongelaste opbouw met pakkingen met het oog op capaciteitsoutput, conversie efficiëntie en gaskwaliteit. De module zal getest worden onder start/stop en bedrijfscondities volgens normaal operationele parameters en voldoet aan de volgende eisen: 1) nominale werking bedraagt 2.5kW/module, 2) piekbelasting bedraagt 150% t.o.v. nominaal gedurende meer dan 1 uur zonder degradatie van performance, 3) technische gasdichtheid garantie. XINTC verwacht dat de module een levensduur heeft van 15 jaar. Andere resultaten zijn: 4) de massaproductie van de spuitgietonderdelen is gevalideerd, 5) het geautomatiseerd assembleren en vol-vlaks vibratielassen van de elektrodes, diafragma's en celplaten is geoptimaliseerd en op kwaliteit en performance gevalideerd en 6) de thermische belastbaarheid en levensduur verwachting is middels simulaties (aanvang) en experimentele validatie (einde project) gevalideerd.