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Hydrogen Production in Pressurized 3D-Printed Solid Oxide Electrolysis Stacks

Description du projet

Des piles à combustible à électrolyse d’oxyde solide imprimées en 3D qui fonctionnent bien sous pression

Les cellules d’électrolyse à oxyde solide (SOEL pour «solid oxide electrolysis») convertissent la vapeur (H20) et/ou le CO2 en H2 à l’aide d’un électrolyte à oxyde solide (céramique). Elles joueront un rôle clé dans les systèmes énergétiques plus propres, en permettant la production de H2 avec une très faible empreinte carbone. Actuellement, leur fiabilité et leur stabilité sont compromises dans les conditions de haute pression requises pour les applications de stockage d’énergie et de transport. Le projet HyP3D, financé par l’UE, résoudra ce problème grâce à des empilements innovants de SOEL imprimés en 3D qui présentent des propriétés mécaniques sans précédent, des fonctionnalités intégrées et des capacités d’auto-serrage. Le projet vise à convertir l’électricité excédentaire produite à partir de sources d’énergie renouvelables en H2 comprimé pour l’injection de gaz dans le réseau et la production sur place dans les stations de ravitaillement en hydrogène.

Objectif

Reliable and stable operation under pressure is one of the major challenges of currently existing Solid Oxide Electrolysis (SOEL) technologies for its ultimate application in relevant sectors such as energy storage and transport. The main goal of HyP3D is to overcome this barrier by delivering disruptive ultra-compact and lightweight high-pressure SOEL stacks, able to convert electricity into compressed hydrogen, for gas grid injection (P2G) and on-site generation in Hydrogen Refueling Stations (HRS).

HyP3D stacks are based on innovative 3D-printed SOEL cells with unprecedented mechanical properties, embedded functionality and self-tightening capabilities implemented by design. These unique advantages will allow operation at pressures above five bars without the need of unpractical, energy inefficient and costly pressure vessels, which is the only actual solution for pressurization despite their low reliability. Breakthrough HyP3D geometries will multiply by more than three times the volume and mass specific power density of conventional technologies (reaching 3.40kW/L and 1.10 kW/kg, respectively), resulting in pressurized SOEC stacks with a remarkably reduced footprint (one third of state-of-the-art stacks) and ultra-low use of raw materials (76% reduction). Moreover, the elimination of any vessel will increase the system efficiency, reduce the final cost and substantially simplify the scaling-up towards required MW-size systems.

The project is product-driven and involves industrial partners with proved experience in mass manufacturing of ceramics by 3D printing, glass-to-metal sealing and assembly of electrolysers, which will ensure, together with the presence of P2G and HRS stakeholders, competently covering the entire value-chain. HyP3D technology will be fabricated in a pilot line, which will ensure reaching stack level and validation at laboratory scale by 2025 (TRL=4).

Coordinateur

FUNDACIO INSTITUT DE RECERCA DE L'ENERGIA DE CATALUNYA
Contribution nette de l'UE
€ 643 750,00
Adresse
C/ JARDINS DE LES DONES DE NEGRE 1
08930 Sant Adria De Besos
Espagne

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Région
Este Cataluña Barcelona
Type d’activité
Research Organisations
Liens
Coût total
€ 643 750,00

Participants (7)