Descrizione del progetto
Una nuova tecnologia per realizzare una SOEC meno costosa e migliore
La transizione dai combustibili fossili alle energie rinnovabili dipende dal successo nello stoccaggio dell’energia solare ed eolica in eccesso, per un uso in condizioni di scarsa luce o venti deboli. Un metodo promettente di stoccaggio dell’energia è rappresentato dall’elettrolisi ad alta temperatura attraverso le celle di elettrolisi a ossidi solidi (Solid Oxide Electrolysis Cells, SOEC), ma si tratta di un processo molto più costoso rispetto allo stoccaggio di combustibile fossile. Per produrre le SOEC in modo economico, deve essere compresa la relazione tra attività elettrochimica e struttura/composizione. La spettroscopia di impedenza elettrochimica (Electrochemical Impedance Spectroscopy, EIS) non è in grado di rivelare la struttura/composizione, ma rappresenta accuratamente l’attività elettrochimica. La microscopia elettronica a trasmissione (Transmission Electron Microscopy, TEM) è un buon sistema per la visualizzazione delle strutture, ma non dell’attività. Il progetto HEIST, finanziato dall’UE, intende sviluppare una TEM elettrochimica ad alta temperatura per lo studio in tempo reale delle relazioni tra struttura e attività nelle nanostrutture attive delle SOEC.
Obiettivo
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.
Campo scientifico (EuroSciVoc)
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP.
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Parole chiave
Programma(i)
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
ERC-STG - Starting GrantIstituzione ospitante
2800 Kongens Lyngby
Danimarca