Reverse electrodialysis, design and optimization by modelling and experimentation

Promotie: dhr. J. Veerman, 14.45 uur, Academiegebouw, Broerstraat 5, Groningen

Proefschrift: Reverse electrodialysis, design and optimization by modelling and experimentation

Promotor(s): prof.ir. G.J. Harmsen

Faculteit: Wiskunde en Natuurwetenschappen

Omgekeerde Elektrodialyse, ontwerp en optimalisering door modellering en experiment

Een van de in principe schone en hernieuwbare energiebronnen is zoutgradiënt energie, gegenereerd door het reversibel mengen van zeewater met rivierwater. Wereldwijd wordt het potentieel geschat op 2,6 terawatt, meer dan de huidige elektriciteitsconsumptie. In het onderzoek werd aangetoond dat omgekeerde elektrodialyse (reverse electrodialysis, RED) een veelbelovende techniek is om dit potentieel om te zetten in nuttige elektriciteit. Deze techniek staat ook bekend als ‘Blue Energy’ en is een van de onderzoeksgebieden van Wetsus, centre for sustainable water technology, te Leeuwarden.

Een RED-generator bestaat uit een stapel (stack) van ionenwisselende membranen, gescheiden door zee- en rivierwatercompartimenten, aan beide zijden afgesloten door een elektrode.  Alle bekende en enige nieuwe, eigen ontwikkelde elektrodesystemen werden geëvalueerd op basis van  technische en economische uitvoerbaarheid alsmede van veiligheid, gezondheid en milieu. De op ijzer gebaseerde systemen met inerte metaal- of grafietelektroden bleken de beste mogelijkheden voor commerciële RED-elektriciteitscentrales te bieden.

Verder blijken er hoge vermogensdichtheden bereikt te kunnen worden met korte stroomkanalen. Een patent is ingediend met een meer effectieve fractale oplossing: een integratie van membranen met een vertakt stelsel van voedingskanalen.

Voor een optimaal werking zijn er drie responsparameters onderzocht: vermogensdichtheid, energie-efficiëntie en netto vermogen. Het RED-proces werd gemodelleerd en gevalideerd met experimentele data verkregen met diverse generatoren. Het model voorspelt het effect van de stackconfiguratie en van operationele parameters. Met dit model is het mogelijk de het proces in een aantal stappen op te schalen; de gedachte gaat daarbij uit naar een Blue Energy centrale van 200 Megawatt in de Afsluitdijk.

Zie ook het persbericht