High-efficient electrodes for alkaline electrolysis based on electroplating combined with pulsed laser ablation and ex situ sulfiding.

Formålet med prosjektet er å utvikle, demonstrere og kvalifisere bruken av Pulserende Laser Deponering (PLD) teknologi kombinert med ex situ sulfidering prosess for å forbedre egenskaper og ytelse til standard nikkelskumelektroder. Dette kan være et stort skritt for toppmoderne elektrolysør teknologi for lavkost grønt hydrogen produksjon. Bruk av Pulsed Laser Deposition (PLD) teknologi for belegget kan potensielt forbedre elektrode ytelsen på to områder: (i) ved å øke overflatearealet og dermed øke antallet aktive overflate steder og (ii) endre ytelsen til iboende egenskaper til overflate stedene som senker overpotensialet for hydrogen og oksygen formasjon. I begge tilfeller vil hydrogenproduksjonen bli mer energi effektiv og produsere mer hydrogen ved lavere spenning. Dertil kommer muligheten for å finkjemme PLD-teknologien med ex situ sulfidering. Innledende lab-skala tester ved ASP har indikert at ex situ sulfidering prosessen kan potensielt erstatte galvaniserings prosesser og det kan faktisk være mulig å oppnå høyt aktive elektroder (og få de samme høytytende elektrodene) ved å bruke ex situ H2S sulfidering i stedet for galvaniserings prosesser. Samlet sett vil disse prosessene potensielt øke både overflatearealet og ytelsen til de hydrogen produserende overflate områdene – begge forventes å øke elektrolysørens effektivitet. I tillegg forventes levetiden til de svært effektive elektrodene å øke på grunn av god beleggvedheft oppnåelig ved Pulsed Laser Deposition (PLD)

The aim of this project is to enhance the efficiency of alkaline electrolysis by improving two specific characteristics of the involved nickel foam electrodes. Firstly, by increasing the nickel surface area, and secondly, by modifying the surface sites to decrease the overpotential for hydrogen and oxygen formation. The development will utilise electroplating, Pulsed Laser Deposition (PLD) techniques combined with ex situ sulfiding with the aim of reducing OPEX for hydrogen formation by 4-6% (beyond the already achieved reduction of 12-14% obtained by Advanced Surface Plating (ASP)) to produce green hydrogen. Only by combining the already achieved efficiency improvement with this new invention, HPRO will get the total electrolyser efficiency improvement decreasing from 4.4 kWh/Nm3 to approximately 3.7 kWh/Nm3 and thereby create the most efficient alkaline electrolyser globally. Additionally, the PLD production opportunity combined coablation of Ni/Mo with ex situ sulfiding, will make the fundament for highly efficient large-scale rollto-roll electrode production 10-15 times more efficient than the existing electroplating batch production. A new production setup with PLD will also eliminate the wet chemistry in electrode production and reduce the electrode unit cost significantly. Furthermore, it is the aim to increase the electrode’s lifetime by 30-50% compared to standard electrodes due to a significantly better coating adhesion to be obtained by the high energetic irons achieved by the PLD technique. Today, the degradation of standard electrodes is 0.13% per 1,000 production hours (based on information from customers) and the target for this project is to lower the degradation to 0.09% per 1,000 production hours which is realistic. Additionally, since the electrodes also have higher efficiency and the degradation will be lower, it is the expectation that customers will keep the electrodes for at least 10 years before substitution/or in situ upgrading