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CORDIS - Résultats de la recherche de l’UE
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High-temperature Electrochemical Impedance Spectroscopy Transmission electron microscopy on energy materials

Description du projet

Des cellules d’électrolyse à oxydes solides plus efficaces et moins chères

Le passage des combustibles fossiles aux énergies renouvelables est conditionné par la possibilité de stocker l’énergie solaire et éolienne excédentaire afin de l’utiliser en cas de lumière réduite ou de vents faibles. Une des méthodes prometteuses pour le stockage de l’énergie repose sur l’électrolyse à haute température au moyen de cellules d’électrolyse à oxyde solide (SOEC). Mais cette solution est bien plus coûteuse que le stockage des combustibles fossiles. Pour produire des SOEC de manière rentable, il est indispensable de mieux comprendre la relation entre l’activité électrochimique et la structure/composition. La spectroscopie d’impédance électrochimique (EIS) n’est pas en mesure de révéler la structure/composition mais représente avec précision l’activité électrochimique. La microscopie électronique à transmission (TEM) est efficace pour visualiser les structures mais pas l’activité. Le projet HEIST, financé par l’UE, entend développer la TEM électrochimique à haute température pour étudier les relations structure-activité dans les nanostructures actives des SOEC en temps réel.

Objectif

The great challenge for humankind is to mitigate climate changes by replacing fossil fuels with renewables. We will have to store excess energy produced by solar and wind power for usage in dark and calm weather. Excess energy can be stored electrochemically by high-temperature electrolysis cells as they have the potential to store vast amounts of electrical energy by conversion to chemical fuels. Solid oxide electrolysis cell (SOEC) technology is well known and proven, but not price competitive with storage of fossil fuels.
To drive the SOEC research towards a breakthrough, it is critical to determine relations between electrochemical activity and structure/composition in the cells. Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) is a very powerful method for determining the contribution from processes in the cell to the overall activity. EIS cannot show structure/composition which is offered by transmission electron microscopy (TEM). Conventional TEM, however, does not offer insight into active cells, but only post mortem analysis.
High-temperature electrochemical TEM is extremely challenging because this requires a) that hard and brittle ceramic cells are thinned to electron transparency (ca. 100 nm), b) that the cells are carefully designed to allow for characterization of the layer interfaces, and c) that the cells are characterized during exposure of i) reactive gasses, ii) electrical potentials and iii) temperatures up to ca. 800 °C.
The aim of HEIST is to cover step a) to c), i.e. to transform TEM into an electrochemical lab for high-temperature electrochemical experiments including EIS. HEIST will give us “live” images of nanostructures and composition during operation of the electrochemical cells and thus disclose structure-activity relations. This is important, because the structures of nanomaterials will transform depending on the electrochemical environment, and post mortem analysis does not offer a correct representation of the active nanostructures.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

ERC-STG - Starting Grant

Voir tous les projets financés dans le cadre de ce programme de financement

Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2019-STG

Voir tous les projets financés au titre de cet appel

Institution d’accueil

DANMARKS TEKNISKE UNIVERSITET
Contribution nette de l'UE
€ 1 497 550,00
Adresse
ANKER ENGELUNDS VEJ 101
2800 Kongens Lyngby
Danemark
Région
Danmark Hovedstaden Københavns omegn
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
€ 1 497 550,00

Bénéficiaires (1)