Energieopslag en -Conversie

Tijdens de afgelopen decennia heeft het massale gebruik van fossiele brandstoffen grote gevolgen gehad voor de uitstoot van koolstofdioxide (CO2). Het huidige op fossiele brandstoffen gebaseerde Nederlandse energielandschap moet versneld worden omgevormd tot een CO2-neutrale infrastructuur van duurzame energie, in overeenstemming met EU-afspraken en de nationale energieagenda. Voor het realiseren van deze doelstellingen zijn de omzetting en opslag van hernieuwbare energie van groot belang.

Onze focus

Binnen Energieopslag en -Conversie richten we ons op het gebruik van hernieuwbare energie, zoals zonlicht en duurzaam opgewekte elektriciteit, CO2 en ‘groene’ waterstof (H2) als grondstof voor het produceren van C1-chemicaliën en brandstoffen. Deze energiebronnen bieden het voordeel dat ze kunnen worden opgeslagen om de inherente fluctuaties in de beschikbaarheid van hernieuwbare energie en de ruimtelijke en temporele discrepantie tussen vraag en aanbod te kunnen overbruggen. Deze benadering verandert het huidige energiesysteem in een duurzaam systeem dat tegelijkertijd CO2-neutraal is.

Om te komen tot technisch en economisch levensvatbare technologieën worden verschillende trajecten en processen gevolgd en de haalbaarheid wordt op laboratoriumschaal aangetoond (tot TRL 4).

Photons-to-chemicals richt zich op de omzetting van CO2 in C1-chemicaliën en brandstoffen met zonlicht als drijvende kracht voor de reactie.

Fotochemische watersplitsing voor duurzame waterstofproductie

Er wordt onderzoek gedaan naar het potentieel van fotochemische watersplitsing voor het goedkoper produceren van H2 dan via het gebruikelijke traject van elektrolyse. Fotolyse van water biedt goede perspectieven voor de lange termijn voor de kosteneffectieve productie van groen waterstofgas. Waterstofgas is een veelbelovende energiedrager maar de huidige productieprocessen voor waterstof zijn niet duurzaam en/of te duur. Het splitsen van water langs fotochemische weg is een alternatief proces dat het mogelijk maakt waterstof uit water te produceren met behulp van energie uit zonlicht. Dit onderzoek had tot doel een systeem te ontwikkelen voor het produceren van waterstof via foto(-elektro)chemische watersplitsing en om de kosten-batenanalyse van dit proces te evalueren.

Fotochemische omzetting met nanodeeltjes

Voor de fotochemische omzetting van CO2 in C1-chemicaliën/brandstoffen met behulp van zonne-energie wordt gewerkt aan de ontwikkeling van een nieuwe generatie fotoactieve materialen voor het produceren van zonnebrandstoffen uit CO2. Op basis van de lokale plasmon resonantie van nanodeeltjes worden zogenaamde nano-gedispergeerde materialen geproduceerd met een groot dispersieoppervlak en actieve fase die de reductie van CO2 mogelijk maken. Het concept van plasmon katalyse werd met succes gedemonstreerd door de fotochemische hydrogenatie van CO2 in methaan. Energieopslag en -Conversie heeft hechte strategische samenwerkingsverbanden gevormd met belangrijke Nederlandse academische en industriële spelers op het terrein van energieopslag in moleculaire bindingen.

Fotoreactor op laboratoriumschaal

TNO heeft een uitstekende staat van dienst wat betreft de preparatie van nanodeeltjes en microdeeltjes en de ontwikkeling van functionele coatings voor verschillende toepassingen. De expertise en competentie van TNO omvat materials solutions zoals de ontwikkeling en karakterisatie van nano-katalysatoren, onderzoek naar chemische conversie, reactiekinetiek en de doelmatigheid van energieomzetting.