De gasdiffusie-elektrode (GDE) is een poreuze op koolstof gebaseerde elektrode met zowel hydrofiele als hydrofobe eigenschappen, bekleed met een gasdoorlatende teflonlaag.
De GDE fungeert als driefasige grenslaag tussen een gastoevoercompartiment, een vloeibaar medium en de elektronen leverende matrix die geïmmobiliseerde (bio)katalysatoren kan bevatten. De GDE kan toegepast worden in diverse processen waarin toevoer van gasvormig substraat/reagens of hulpbronnen nodig is:
- CO2-reductie via (bio)elektrochemie of elektrokatalyse
- In-situ waterstofperoxidegeneratie met lucht
- Biomassa-oxidatie in microbiële brandstofcellen
- Neerslag van kritische metaalelementen uit afvalstromen bij lage concentraties (<10 mg/l) met lucht en terugwinning als metaaloxiden
- Elektrosynthese van uniforme nanokristallijne oxiden met afstembare grootte vanuit metaalzoutoplossingen
Ons aanbod
Directe toegang tot knowhow bij toepassing van GDE en stapelontwerp in bio-/elektroprocessen. Levering van met een handelsmerk/octrooi beschermde VITOCoRe en VITOCaSe GDE-elektroden:
- Monsters van 10 en 400 cm² voor applicatietesten
- Grotere gesegmenteerde lekvrije elektroden in het bereik van 0,85 m² en stroomdichtheden > 0,3 A/m²
- Monsters met een gevraagde porositeit, volledig metalen (in plaats van koolstof) varianten, elektrokatalysatorafzetting
Jouw voordeel
- Directe toevoer van gasvormige reactanten naar (bio)elektrochemische cellen die massaoverdracht naar de reactieplaats in de vloeibare fase verbetert en diffusielimitatie voorkomt
- Alternatief voor hogedrukreactoren met bijbehorende hoge kapitaal- en operationele kosten
- De porositeit en het grote oppervlak van de actieve koolstofmatrix maken de elektrode tot een ideaal substraat voor een bio- of elektrokatalysatordrager
Waarom met VITO samenwerken?
Knowhow – unieke combinatie van expertise en netwerken
- Combinatie van knowhow in zowel elektrochemische omzetting als elektroscheiding
- Uitgebreide expertise in het ontwikkelen van elektroden in verschillende configuraties (vlak, buisvormig, enz.)
- Expertise in biokatalyse en heterogene katalyse, met een focus op elektroreductiereacties om CO2 om te zetten in chemicaliën
- Expertise in opschaling van elektroden, ontwikkeling van elektroden van 10 cm² tot 1 m²
- Uitgebreide kennis van membraantechnologie en het combineren van membranen met elektroden
- Eigen geavanceerde laboratoriuminfrastructuur waar elektroden worden ontwikkeld op cm²- tot m²-schaal. GMP-gecertificeerde ATEX-ontwerp pilooteenheden voor de vervaardiging van gasdiffusie-elektroden
- Onze elektroden kunnen worden ontwikkeld met behulp van commercieel verkrijgbare katalysatormaterialen of materialen die door de klant worden geleverd
Gasdiffusie-elektroden
- De meeste commerciële GDE's zijn gebaseerd op koolstofweefsel of papiermateriaal en bevatten een vochtwerende component (bv. PTFE) in de matrix om een hydrofoob karakter te introduceren en doorbraak in de poreuze domeinen te voorkomen. In de handel verkrijgbare GDE's zijn typisch ontworpen voor toepassing in PEM-brandstofcellen (interface van gas en vaste stof) en niet voor toepassing als interface van gas en vloeistof. Hiervoor zijn alternatieve gasdiffusielagen nodig, met eigenschappen die aangepast zijn voor optimaal massatransport in een driefasig systeem.
