3mE-student wint prijs voor beste masterthesis op Energy Challenge Event
Op 9 juni stond de TU Delft campus in het teken van ideeën van studenten voor de toekomst van de energietransitie. Alle faculteiten nomineerden hun meest aansprekende onderwijs uit de faculteit naar het Energy Challenge Event om hun oplossing voor de energietransitie te presenteren. Van alle masterstudenten won Bart Boons de prijs met zijn masterthesis over systeemintegratie van een hogedruk alkaline elektrolyser.
Bart Boons is onlangs afgestudeerd in Mechanical Engineering: Energy, Flow & Process Technology. Hij heeft gewerkt aan het verbeteren van de efficiëntie en het vergroten van het werkingsgebied van een 'hoge druk alkaline elektrolyser'. De betreffende elektrolyser is een cruciale component in een 'stand-alone' energieconversiesysteem, dat kooldioxide en water aan de lucht onttrekt, en dit uitsluitend op basis van zonne-energie omzet in methanol als veelzijdige energiedrager. Het systeem wordt ontwikkeld door ZEF, een startende onderneming die wordt gerund door alumni en waarvan de laboratoriumfaciliteiten zijn ondergebracht bij de afdeling Process & Energy (P&E) van faculteit 3mE en in nauwe samenwerking met medewerkers en studenten van P&E.
Elektrolyse proces
Elektrolyse van water in waterstof (H2) en zuurstof (O2) is eenvoudig en wordt in elke scheikundeles op de middelbare school gedemonstreerd. Zo wordt meestal aangetoond dat waterstof gevaarlijk kan zijn wanneer het met zuurstof wordt gemengd. In industrieel relevante elektrolyse-installaties met continue werking is er altijd de kwestie van een veilige beheersing van het systeem dat werkt met een hoog omzettingsrendement, dat wordt verkregen door een continue recirculerende stroom van het alkalische water langs de elektroden, waarbij de twee gevormde gasvormige producten worden afgevoerd met een zo laag mogelijk niveau van vermenging van de twee. Bovendien moeten de gassen gecontroleerd vrijkomen uit het systeem - voor verdere verwerking.
Nieuwe regelstrategie
De bijdrage van Bart is dat hij een nieuwe regelstrategie voor het systeem heeft ontwikkeld: hij heeft de methode voorgesteld en een model opgezet, dynamische simulaties uitgevoerd voor het gedrag van het systeem, en validatie-experimenten gedaan door het systeem fysiek op te bouwen en te testen op een bestaande elektrolyser. De resultaten zijn veelbelovend en tonen aan dat het voorgestelde model inderdaad de systeemprestaties kan verbeteren. Uit de experimenten blijkt echter ook dat de echte wereld - met echte buizen, kleppen en vaten, en met echte stromingsvelden met luchtbellen - complexer is dan een modelwereld, en dat de theorie op verschillende punten te optimistisch is.
