Dynamo nr. 66

Page 20

20

E L E K T R O LY S E

DY N A M O N R . 6 6 0 9 2 0 21

DTU

Hvad er en elektrolysecelle? En elektrolysecelle bruger elektricitet til at spalte f.eks. vandmolekyler (H2O) til brint (H2) og ilt (O2). Derved bliver den elektriske energi omdannet til kemisk energi bundet i brintmolekylerne. Ma rian n e Vang Ry d e

R J oa ch im Ro d e

undtom i verden arbejdes der på høj­ tryk med at få elektro­ lyse til at fungere i stor skala. Med elektro­ lyseceller kan man nemlig lave bæredyg­ tige brændsler ved hjælp af strøm fra vindmøller eller solceller; såkaldt Power-to-X. Senior­ forsker Søren Bredmose Simonsen går den anden vej og ned i den mindst tænkelige skala for at blive klogere på, hvad der sker inde i en elektrolysecelle, mens den kører. For som alt andet bliver cellerne slidt under brug – man siger, de degraderer. Spørgsmålet er bare, hvordan det sker, og om man måske kunne få dem til at holde læn­ gere ved at ændre på forholdene eller måden, de køres på. Hidtil har man studeret processen ved at tage små stykker af degraderede celler, nærstudere dem i et elektron­ mikroskop og derefter analysere sig frem til, hvad der gik galt. Men Søren Bredmose Simonsen vil gå et skridt videre og se på cellerne, mens de arbejder. Og for et år siden fik han et ERC Starting Grant på 1,5 mio. euro fra Det Europæiske Forskningsråd til at udvikle sin idé. Håndlavede nanoceller Man kan ikke bare lægge en elektro­ lysecelle i elektronmikroskopet, sætte strøm til den og se, hvad der sker. Cellen skal først og fremmest være fan­ tastisk lille og tynd, for at elektronerne fra mikroskopet kan trænge igennem den. Normale celler er en halv milli­ meter tykke, men her må de ikke være mere end 100 nanometer, det vil sige en tusindedel af et hårs bredde. Søren og hans team bygger selv de ubegribeligt små celler i et rent og støvfrit vakuumkammer. Med en

Cellen består af tre lag, en anode og en katode adskilt af en elektrolyt. Elektrolytten består af et stof, der ikke tillader gasmolekyler at passere, men kun helt specifikke ioner (dvs. atomer med et overskud eller underskud af elektroner). En keramisk elektrolysecelle (Solid Oxide Electrolysis Cell – SOEC) arbejder ved høj temperatur (700-1.000 °C) og får dermed meget høj virkningsgrad. De to elektrolyse­produkter brint og ilt dannes på hver side af cellen. Brinten kan lagres og derefter i en brændselscelle igen omdannes til elektricitet, når behovet opstår. Men man kan også elektrolysere kuldioxid (CO2) til kulilte (CO) med en SOEC-celle. Gør man det sammen med vand, får man en blanding af brint og CO som produkt. Denne blanding går under navnet syntesegas, og den er udgangspunkt for en lang række synteser af kulbrinter, der kan raffineres til flydende transportbrændsler. KILDE: DTU ENERGI

Soapbubble.dk Læs mere om sæbebobler på hjemmesiden Soapbubble.dk, der er lavet af en lille forening af sæbebobleentusiaster, som Søren Bredmose Simonsen er medlem af.

laser skyder de atomer på et substrat, så cellen får de nødvendige tre lag: en elektrolyt, hvor kun ioner kan ledes igennem, omgivet af to elektroder, der tager sig af henholdsvis brint og ilt. Cellen sættes fast på en lille chip med et varmelegeme, der kan varme den op til 800 grader – og forsynes til sidst med elektroder, så der kan sættes strøm til. Der stilles store krav til cellerne; men lige så vigtigt er det at have adgang til et såkaldt Environmental Transmission-elektronmikroskop (E-TEM), der gør det muligt at under­ søge materialer helt ned til det atomare