Grafenpapper för elektrokatalytisk produktion av H2O2

Syfte och mål

Detta projekt riktar sig till forskning, utveckling och tillämpning av grafenpapper för elektrokatalytisk produktion av väteperoxid (H2O2) i stor skala. Väteperoxid (H2O2) är i centrum för en revolution inom industriell grön kemi, men den håller också nyckeln till framtida effektiv, billig och säker energiteknologi. Det firas som ett hållbart reagens eftersom dess enda biprodukter är vatten och syre.

H2O2 innehåller en hög fri energi (120 kJ / mol) och denna energi kan frigöras på många sätt, till exempel genom bränsleceller och förbränningsmotorer. Det saknas elektrolysteknologi för att effektivt producera H2O2 genom en skalbar, ekonomisk och miljövänlig process via elektrokatalys. Grafen erbjuder stor ytarea, är mycket ledande och har visat sig vara utmärkt som elektro-katalysator som utför reduktion av syregenererat H2O2.

  • Inom projektet syftar vi till att utveckla en grafenpapper-elektrodteknologi för att producera H2O2 med stora hastigheter och hög effektivitet, och genom att använda en skalbar och grön elektrodteknologi, med syfte att:
  • Skapa hög stabilitet under elektrolytisk drift i vattenhaltiga media,
  • Uppnå ett stort specifikt elektrodområde och porositet,
  • Optimera balansen mellan H2O och O2 mot elektrodytan, porositeten och en kö/gasflöde med hjälp av transport- och enhetsmodelleringsmetoder tillsammans med mikroskopi,
  • Förstå de grundläggande begränsningarna för elektrokatalytisk produktion av H2O2, och
  • Att utveckla elektrodinställningar tillsammans med en demonstration för att producera H2O2 med hög effektivitet, stor skala och hög hastighet. Elektriskt funktionaliserat papper möjliggör nya möjligheter för pappersindustrin.
Abstract in English

Graphene-Paper for Electrocatalytic Production of H2O2
This project proposal targets the research, development and application of Graphene-Paper for electrocatalytic production of hydrogen peroxide (H2O2) at large scale. Hydrogen peroxide (H2O2) is at the center of a revolution in industrial green chemistry, but it also holdsthe key to future efficient, inexpensive, and safe energy technology. It is celebrated as a sustainable reagent since its only byproducts are water and oxygen.

H2O2 contains a high free energy (120 kJ/mol)and thisenergy can be released in manifold ways, such as through fuel cells and combustion engines. There is a lack of an electrolyzer technology to efficiently produce H2O2 through a scalable, low cost and eco-friendly process via electrocatalysis. Graphene offers large surface area,is highly conductive and it has been proven excellent as an electro-catalyzerthat performsreduction of oxygen togenerate H2O2.

Here, we aim at developing a Graphene-Paper electrode technology to produce H2O2 at large rates and high efficiency, and by using a scalable and green electrode technology, targeting:
- High stability under electrolytic operation in aqueous media,
- Achieving a large specific electrode area and porosity,
- Optimizing the balance of H2O and O2 vs electrode surface, porosity and a queous/gasflux by using transport and device modelling approaches along with microscopy,
- Understanding the fundamental limitations of electrocatalytic production of H2O2, and
- To  develop  electrode  setups  along  with  a  demonstration to  produce H2O2 at  high efficiency, large scale and high rate. Electrically functionalized paper allowsfor new opportunities for the paper industry.

Utlysning:
Samverkan kring kommersiella grafentillämpningar, våren 2020

Projektpartners: 2D fab AB, Ahlstrom-Munksjö, Linköpings universitet, RISE

Projektledare: Magnus Berggren

Projektform: FoI-projekt

Bidrag: 3 000 000 kr

Projektets löptid: 4 maj 2020 - 30 april 2023

Relaterade styrkeområden:

Med stöd från: