Elektronmikroskopbild på när kolfibern beläggs med koppar och de bladliknande formationer som bildas. Foto: Amir Masoud Pourrahimi

Pressmeddelande 2019-06-27

Nya resurseffektiva kolfiberelektroder för att utvinna vätgas från avloppsvatten

Ett omfattande utvecklingsarbete har lagts ned på KTH och IVL Svenska Miljöinstitutet de senaste åren för att ta fram en ny typ av kolfiberbaserad elektrod. Den gör det möjligt att effektivt utvinna vätgas från olika typer avloppsloppsvatten med höga ammoniumhalter. Samtidigt renas avloppsvattnet från ammoniumkvävet vilket innebär ytterligare en miljöfördel.

– Det normala sättet att framställa vätgas är genom elektrolys av vatten. Men att istället använda avloppsvatten innebär en fördel miljömässigt eftersom elektrooxidation av avloppsvatten som innehåller ammonium kräver mindre energi än att göra vätgas av vatten, säger Kåre Tjus, specialist inom miljöteknik på IVL Svenska Miljöinstitutet.

I det aktuella projektet har IVL tillsammans med KTH utvecklat en ny typ av elektrod som effektivt kan omvandla ammonium i avloppsvatten till vätgas. Samarbetet mellan IVL som bedriver forskning som ligger närmare praktiskt användning och KTH som detta fall ligger närmare grundforskning har visat sig värdefullt i detta projekt.

– Vi började arbetet med att välja ett enkelt och billigt sätt, i detta fall att belägga kolfibern med koppar. Vi gick sedan vidare med att belägga fibrerna med platina som huvudkatalysator, vilket är en dyr metall. Någonstans där slog det oss att vi kanske kunde få en liknande effekt med en blandning av koppar och platina, säger Amir Masoud Pourrahimi som utförde arbetet under sin post doc-tid på KTH.

KTH har sedan tidigare erfarenheter att modifiera ytor med hjälp av nanoteknik så att de får en stor och effektiv aktiv area som kan vara mångdubbelt större än den synbara arean. Detta kunnande har nu använts för beläggning av ytor med minimal, men tillräcklig mängd av ädelmetall i nanotunt lager.

– Att vi lyckades få prestanda i laboratorieskala för våra koppar-platinaelektroder som är på samma nivå som enbart platina, det är nytt. Vi har i litteraturen sett att det har gjorts metalliska elektroder men då har de använt dyra metaller som rodium och kobolt i kombination med platina, säger Richard Olsson, docent vid KTH.

– Det här är innovation både på nanoskalan och i pilotskalan. Det är mycket nytt vi har utvecklat i det här projektet och vi är glada att resultaten är så bra. Det långsiktiga målet är storskalig användning, säger Anders Björk, projektledare på IVL.

Projektet går nu vidare med tester i pilotskala hos Syvabs reningsverk Himmerfjärdsverket. Där sker nästa nivå av verifiering av konceptet.

– Jag tycker vi har kommit väldigt långt på så här kort tid, tagit fram nya elektroder, designat och tillverkat en pilotanläggning. Det kommer bli en spännande tid att se vad pilotförsöken visar, säger Jan Bergsten på miljöteknikföretaget Polyprojekt som deltar i projektet.

Läs mer om arbetet som nu har publicerats i tidskriften Sustainable Energy and Fuels under titeln ”Making ultralow platinum content bimetallic catalyst on carbon fibres for electro-oxidation of ammonia in wastewater”.

Vid frågor kontakta:
Anders Björk, anders.bjork@ivl.se, tel. 010- 788 65 72
Richard Olsson, KTH, rols@kth.se, tel. 073- 270 18 68

Arbetet har utförts inom Vinnovaprojektet ”Innovation för avloppsvattenrening med lägre miljöpåverkan” där IVL, KTH, miljöteknikföretagen Polyprojekt och Mercatus samt Syvab är partners.