Operando Nanoscale Insights for Hydrogen Catalysts
De oplossing
Dit project pakt deze meetkloof aan door twee operando elektrochemische scanning probe microscopie technieken te ontwikkelen: Current Imaging Tunnelling Spectroscopy in electrochemical environments (EC-CITS) en Electrochemical Kelvin Probe Force Microscopy (EC-KPFM). Beide technieken worden ontwikkeld als uitbreidingen van het commercieel verkrijgbare EC-STM-platform van Leiden Probe Microscopy (LPM), waarbij gebruik wordt gemaakt van de expertise van AMOLF op het gebied van de ontwikkeling van stemvorksensoren en waterstofkatalysatorwetenschap. EC-CITS levert een directe relatieve maat op voor de lokale elektrochemische reactiviteit. EC-KPFM levert een kwantitatieve elektronische-structuurproxy op voor de relatieve katalytische activiteit.
De methode
De centrale wetenschappelijke benadering is het kweken van een waterstofkatalysator en het bestuderen, op atomaire schaal, van de gecorreleerde lokale elektrochemische prestaties als functie van lokale defecten en spanning – in plaats van honderden individueel gevarieerde monsters te prepareren. Dit identificeert direct de structurele vingerafdrukken van zeer actieve sites en levert concrete ontwerpregels op voor spannings- en defectengineering van katalysatoren van de volgende generatie.
De resultaten
Het project levert drie commerciele resultaten op voor Nederland: (i) het EC-SPM-platform als een wereldwijd uniek onderzoeksinstrument met een cumulatief omzetpotentieel van >50 miljoen euro voor LPM; (ii) een wetenschappelijke basis voor een AMOLF-spin-off die geoptimaliseerde HER-katalysatoren commercialiseert; en (iii) een EC-SPM-meetinstrument voor kwaliteitscontrole in de industriële katalysatorproductie. Alle drie de resultaten genereren intellectueel eigendom dat in Nederland is verankerd, versterken het Nederlandse marktleiderschap op het gebied van hightech instrumentatie en cleantech, en ondersteunen direct de economische haalbaarheid van Nederlandse offshore windinvesteringen door verbeterde waterstofopslag en -transport.