Incontro Annuale ISE 76° – Progressi nell'Elettrochimica e nella Collaborazione

Obtain your билета now. This ISE 76th Annual Meeting offers accessible demonstrations that translate electrochemistry advances into practical practice. Expect concise data, sound judgments, and a straightforward performance narrative you can apply in your lab or team.

The program foregrounds advances in anode technologies and stacks optimization, with cross-border teams from Germanys and Israelis sharing methods. april sessions spotlight new materials, scalable electrolytes, and the interplay between traditional Teutonic approaches and modern, collaborative research–all with a practical focus for real-world deployment.

Sessions map the land e citys where electrochemistry informs manufacturing and energy storage. Among the speakers, abraham leads a panel on standardization, while prayers punctuate the opening with a note of unity. The lines between academia and industry blur as teams align on shared metrics and transparent data.

Competition drives faster translation from bench to pilot lines, while technologies for safe, scalable practice help teams implement results. The conference emphasizes доступ to modular test-beds, coherent documentation, and reproducible results across sites, ensuring researchers can validate findings across multiple citys and institutions.

Prepare a collaboration plan: identify partners, set milestones, and align on data sharing. By the end of the meeting, attendees will have concrete steps to integrate new technologies into existing workflows, bridging concepts from interface to field and turning insights from ISE into measurable impact.

Catalyst and electrode material selection for PEM and alkaline electrolyzers under dynamic load

Recommendation for dynamic load operation: For PEM electrolyzers, select IrO2-based anodes on carbon-supported films with Pt-based cathodes, optimized for transient currents. For alkaline systems, deploy Ni-Fe catalysts on corrosion-resistant films attached to Ni foam, with PTFE binder to maintain durability. Establish contact with institutions in spain and other countries to compare data and verify under real-field loads, and pursue direct collaboration with researchers from pylypenko groups to validate performance across multiple setups.

Design principles密 focus on interface stability and rapid current response. Use a gradient catalyst loading to preserve contact between the catalyst layer and the diffusion layer, and apply a thin, robust film to suppress delamination during fast transients. Employ tip-enhanced characterization to map active sites at the catalyst–film interface during step changes in current and to guide iterative improvements.

In PEM stacks, prioritize anode materials that resist dissolution under oxidizing conditions while delivering acceptable OER activity. Anode options include IrO2 on Ti with a protective oxide film, paired with a high-surface-area Pt/C cathode. Keep the ionomer distribution uniform to maintain proton transport and minimize contact resistance. For dynamic events, tune the membrane-electrode assembly (MEA) architecture to reduce local overpotentials at the start of each ramp, and calibrate gas-management channels to avoid local flooding that can mask true activity.

In alkaline stacks, favor Ni-Fe oxide/hydroxide catalysts anchored on Ni substrates with a carbon-free film to minimize carbon-related corrosion. Use a PTFE-containing binder to sustain mechanical integrity under cycling. Fe doping and minor Co additions can raise OER kinetics while preserving stability under fluctuating currents. For such configurations, verify catalyst–support cohesion with photography-grade surface imaging and in-situ spectroscopy to track dissolution and phase changes during dynamic tests. Data from universitatät Pylypenko collaborators show repeatable improvements when the film is tuned for strong electrical contact and low interfacial resistance, and when starting from a clean, well-defined interface rather than a mixed, aged surface.

Testing protocol should include dynamic load steps that mimic events reported by researchers in dklb and bünting teams. Run current ramps from 0.1 to 2 A/cm2 with controlled dwell times, and monitor ECSA loss, HER/OER overpotentials, and film integrity. Use a controlled atmosphere to keep the anode and cathode films clean, and record surface changes with photography–grade imaging to document failure modes. Collect data directly from cells and store it with a consistent картой-based labeling scheme so researchers can trace measurements back to starting conditions and electrode histories.

Operational guidance for researchers and engineers includes: (1) verify contact quality between catalyst, film, and diffusion layer before each run; (2) implement a modular electrode design that allows rapid swap of catalysts in response to requested test matrices; (3) plan collaboration events that connect laboratories across countries. The approach yields more robust electrode materials for dynamic loads and accelerates translation to pilot facilities and commercial units. In Spain, ongoing demonstrations at museums and museums-like venues (музея) offer hands-on evaluations of electrode modules under real-world cycling and help align design decisions with field requirements.

Developing high-activity, low-loading catalysts to cut electrolyzer costs

Target Ir loading ≤0.2 mg Ir cm^-2 in PEM electrolyzers and push NiFe-based catalysts to sub-mg per cm^2 in alkaline cells, while delivering ≥1 A cm^-2 at 1.8 V using ultrathin film shells on conductive cores. This combination reduces catalyst expenses without sacrificing performance.

• Strategy: use ultrathin active-film catalysts on highly porous, conductive supports. Aim for film thickness in the 2–5 nm range to maximize active surface area per unit mass while ensuring robust adhesion and minimal resistance losses.
• Strategy: adopt core–shell or single-atom catalyst concepts to maximize atoms per mass and boost mass activity. Pair a highly active shell with a durable core (for example, IrO2-on-FeNi or CoP on conductive carbon) to preserve intrinsic activity at reduced loading.
• Strategy: engineer the metal–support interface to boost utilization. Doping the carbon support (N, S, or P) and tuning interfacial strength improves charge transfer and mitigates catalyst dissolution, helping achieve equal or better stability at lower metal content.
• Strategy: accelerate characterization and feedback. Implement in-situ/operando characterization (XAS, Raman, FTIR) to monitor oxidation states, surface species, and degradation pathways; use those insights to guide iterative optimization across film thickness, particle size, and support texture. Include a focused set of metrics: mass activity, specific activity, and degradation rate per 1000 hours of operation.

To translate lab success into stacks, align experiment plans with a clear cost model. For example, track catalyst cost per kW, capitalized by installation time and replacement cycles, and quantify hidden costs such as support corrosion and transport losses. The dklb framework can guide regression analyses that link loading, activity, and stability under realistic operating spectra.

The approach benefits from collaboration across topics and forums. In workshops hosted in hok kaido, researchers discuss film deposition routes, whether to deploy spin coating, sputtering, or vapor deposition, and how to scale the installation from coin cells to pilot stacks. Members share experiment results and discuss best practices (лучшие) and lessons learned, including how to maintain performance with early-stage loading reductions.

Practitioner notes:

1. Experiment design: compare two catalyst families on identical supports, including film-based deposition, to isolate effects of loading and shell architecture.
2. Characterization cadence: run rapid, repeated tests (TOF, mass activity, and electrochemical surface area) with operando checks every 50–100 hours to catch early degradation signals.
3. Installation plan: pilot the most promising catalysts in a small alkaline module first, then migrate to a full stack, tracking cost per kW and energy efficiency at target current densities.
4. Community engagement: include forums and topics that discuss equipment access (доступ) and equal opportunity for early-career researchers, with regular talks led by a founder and several longtime members.

In the field, teams located in diverse settings use early experiments to refine the film architecture. A project in a land with multiple research sites, including a lab in hokkaido, reports that ultrathin films delivering high surface density maintain stability under load swings and corrosive environments. The installation workflow benefits from a clear protocol and hidden optimization opportunities revealed by Wenzel-roughness assessments and surface-area mapping, helping teams extract more activity from each gram of metal. When discussions turn to cost, the community emphasizes not only lowered loading but also smarter integration of catalysts into installations, including standardized interfaces and modular assembly that reduce times between testing and deployment. In this collaborative spirit, talk and outreach extend to diverse audiences, including church and Christian networks, who participate in ethics-focused forums to strengthen responsible innovation and supply-chain transparency.

Durability testing protocols for electrolyzer stacks during renewable intermittency

Recommendation: adopt a harmonized, 2,000-hour intermittent-duty protocol that mirrors renewable variability and enables cross-lab comparison. Run a repeating cycle with 12 h at high-load (70–90% of rated current) and 12 h at low-load (10–20%), plus 5–10 minute ramp transitions between states every 2–3 cycles. Keep the MEA stack temperature around 60°C and stabilize inlet conditions to isolate aging effects. Record cell-level voltage, current, temperature, flow rates, and gas purity every 5–10 minutes, and perform electrochemical impedance spectroscopy at 1, 10, and 100 hours. Store results into a centralized database with dates and traceable identifiers. Target degradation: <3 mV per cell per 1,000 hours and impedance growth under 25% at 0.1 Hz over the duration. This approach reduces cross-lab variance, which supports reproducibility across teams, and provides daily insight into histories of aging, origin of failures, and the arch of advances in this field. To accelerate decision-making, teams can cook a baseline scenario and compare it with variants.

Test profile and evaluation metrics

Key metrics include voltage drift (mV per cell per 1,000 hours) and impedance growth tracked by EIS at 0.1 Hz. Maintain constant feed-water quality and inlet gas conditions to avoid confounding factors; monitor hydrogen crossover and mechanical wear indicators. Data cadence targets 5-minute intervals for core signals and scheduled EIS checks at 1, 10, and 100 hours. Apply Kalman filtering or similar smoothing to reduce sensor noise and flag outliers, with daily data validation. Document date-stamped snapshots and arch histories of failures to trace the origin of degradation. Incorporate plasmonics-informed aging indicators to broaden the insight, and provide oral updates to keep teams aligned; use welcomecard templates to onboard new participants.

Collaboration and knowledge sharing

Coordinarsi con iaam e molteplici forum per allinearsi su metodi e benchmark, quindi coprire date ed esiti all'interno di eventi a Mainz (mainz) e Francoforte (frankfürt), così come a Teheran (teheran) e Palestina (palestine) e laboratori israeliani (israelis). Condividere cook sheet, metodologie di misurazione e storie di osservazioni per costruire una base di riferimento trasparente. Pubblicare riassunti quotidiani e brevi comunicazioni orali per ampliare la portata, discutendo al contempo la scia di incertezze per affinare le barre di errore. Sfruttare le piattaforme iaam per archiviare dati e approfondimenti, rafforzando l'origine dei miglioramenti e l'arco dei progressi tra i team che collaborano. Questo approccio aperto supporta valutazioni di durabilità più affidabili e accelera la traduzione dei risultati nella pratica.

Percorsi per scalare dal laboratorio al pilot: suggerimenti per la progettazione e l'integrazione del sistema

Iniziate con un'architettura di sistema modulare, plug-and-play che standardizza le interfacce per celle, elettroliti, sensori e controlli. Utilizzate un modello di dati comune e un protocollo di comunicazione condiviso per disaccoppiare la logica di processo dalle scelte hardware. Questo approccio velocizza il passaggio dalle dimostrazioni di laboratorio alle esecuzioni pilota e riduce il lavoro ridondante quando si scalano i volumi o si cambiano i fornitori.

Gli studi provenienti dai laboratori guidati da Wolfgang e Johannes mostrano come la selezione dell'elettrolita, il caricamento del catalizzatore e la configurazione del flusso influenzino l'aumento delle prestazioni durante lo scale-up. Abbinare la chimica dell'elettrolita alle superfici del catalizzatore, implementare la diagnostica potenziata dalla punta per rilevare precocemente il degrado e bloccare finestre operative stabili guidano la trasformazione del processo dal concetto alla pratica. Un libro di best practice cattura queste lezioni per l'uso cross-site. Atanassov esplora la modularità; только practical note.

Implementare un piano di test cross-site con KPI chiari: energia per mole, utilizzo degli elettrodi e disponibilità del sistema. Per Brasile e Norvegia, eseguire skid paralleli con dimensioni di 5–10 L e 30–60 L, con un bus CC comune e una gestione standardizzata dell'elettrolita. Ciò riduce il rischio e accelera i punti decisionali; una solida governance dei dati garantisce la tracciabilità. Questo approccio offre un percorso solido verso prestazioni scalabili.

La logistica di viaggio è un fattore da considerare nella progettazione: a settembre, i team si spostano tra i siti ed eseguono sessioni di validazione in hotel. Una mostra музея sulle storie elettrochimiche informa l'onboarding e la pratica, e un unico stack scalabile esplora il riutilizzo tra i team e offre una solida base per modelli di costo e pianificazione della capacità.

Opzioni di purificazione, compressione e stoccaggio dell'idrogeno per sistemi a celle a combustibile

Scegli un purificatore ibrido a membrana PSA che fornisca H2 al 99,999% con CO ≤ 2 ppm e punto di rugiada inferiore a -40°C, e abbinalo a un compressore a due stadi per raggiungere 350–700 bar per lo stoccaggio. Questa configurazione riduce al minimo l'avvelenamento del catalizzatore e supporta prestazioni stabili delle celle a combustibile durante le variazioni di carico. I dati presentati dai team con sede a Clausthal e in Svizzera mostrano un funzionamento robusto per alimentazioni da 5 a 50 Nm3/h, mentre il pretrattamento per i composti di zolfo mantiene pulite le unità a valle. I ricercatori di Helmholtz con sede in Germania e i partner in Svizzera contribuiscono attraverso dimostrazioni congiunte che mirano ad applicazioni automobilistiche e stazionarie; l'approccio si adatta dai piccoli campus alle più ampie reti di campus vicino ad aeroporti e centri industriali, allineandosi con le date e i periodi in cui sono richieste le esecuzioni pilota e aggiungendo una cadenza festosa alla narrativa del progetto.

Tecnologie di purificazione e obiettivi di prestazione

PSA offre una lucidatura rapida a 99.999% purezza, ottenendo CO nella gamma dei bassi ppm e rimuovendo acqua, composti di zolfo e idrocarburi in un singolo passaggio. L'adsorbimento a oscillazione di pressione (Vacuum Swing Adsorption) può ridurre ulteriormente le impurità in tracce quando la composizione dell'alimentazione fluttua, mentre le membrane polimeriche o inorganiche selettive forniscono una lucidatura modulare e una minore richiesta di energia per il funzionamento a regime. Per siti su larga scala o remoti, la distillazione criogenica gestisce requisiti di elevata purezza, ma aumentano l'impronta e i costi di capitale. Impostare i limiti di impurità target a CO ≤ 2 ppm, CO2 ≤ 1 ppm, H2S ≤ 0.1 ppm e un punto di rugiada inferiore <-40°C> per prevenire la condensa nei climi freddi. Le fasi di pretrattamento dovrebbero rimuovere le specie di zolfo e gli idrocarburi prima della linea di purificazione, assicurando una protezione a lungo termine del catalizzatore per le celle a combustibile. In pratica, fornire un piccolo skid di pretrattamento modulare con componenti rivestiti per elettrodeposizione per resistere alla corrosione in alimentazioni aggressive, specialmente quando si opera vicino a Clausthal o in impianti pilota svizzeri.

Integrazione di compressione e archiviazione

L'idrogeno viene immagazzinato in serbatoi compositi ad alta pressione a 350 bar (5.000 psi) o 700 bar (10.000 psi), con 350 bar adatti a molte installazioni fisse e mobili per impieghi leggeri e 700 bar comuni nei sistemi automobilistici. Un serbatoio da 70 litri a 700 bar immagazzina circa 2,5-3,0 kg di H2, mentre lo stesso serbatoio a 350 bar ne contiene circa 1,0-1,5 kg, riflettendo la differenza di densità. Per grandi volumi o installazioni fisse, si consideri una batteria di serbatoi per raggiungere la fornitura oraria richiesta, con particolare attenzione al riempimento rapido e allo sfiato sicuro. Le opzioni di idruro metallico e idruro chimico offrono uno stoccaggio a pressione inferiore con una densità gravimetrica più elevata, ma un peso del sistema maggiore e una gestione del calore più complessa; queste opzioni sono interessanti per lo stoccaggio a lungo termine a bassi cicli di lavoro o in hub off-grid dove i cicli di riempimento sono poco frequenti. Per i sistemi integrati, pianificare il consumo di energia per la compressione intorno a 4-7 kWh/kg a 350 bar e 8-12 kWh/kg a 700 bar, tenendo conto dello scambio di calore e delle perdite in standby. I progetti presentati dai partner del Michigan e svizzeri dimostrano che i treni di stoccaggio modulari, inclusi il pre-condizionamento della purificazione in linea e il controllo intelligente, migliorano la stabilità del ciclo in diversi profili di servizio. Quando si effettuano implementazioni vicino a Clausthal o durante le festose settimane di ricerca, programmare un modulo di stoccaggio flessibile con connessioni a cambio rapido per accogliere diverse composizioni di alimentazione.

Valutazioni tecno-economiche e del ciclo di vita ambientale per progetti di elettrolisi dell'acqua

Inizia con un framework TEA-LCA modulare che funziona in parallelo con i dati pilota e i feed di informazioni online. Definisci i confini cradle-to-gate e cradle-to-grave fin dall'inizio e blocca un modello di dati condiviso in modo che gli aggiornamenti nei siti di Aveiro o in altri campus si propaghino attraverso tutti gli scenari. Costruisci il modello per confrontare le varianti PEM, alcaline e a ossidi solidi con mix di elettricità regionali, prezzi del carbonio e incentivi politici, e fissa un LCOH target inferiore a 2,50 USD/kg H2 per gli implementazioni a breve termine in cui l'energia rinnovabile è abbondante.

Nel TEA, quantificare le spese in conto capitale (CAPEX) nell'intervallo di 900–1.600 USD per kW per PEM e 700–1.300 USD per kW per i sistemi alcalini, con costi di O&M pari a circa il 0,8–2,5% del CAPEX all'anno. Includere il balance-of-plant (BOP), il pretrattamento dell'acqua e le perdite di standby e modellare le curve di apprendimento che riducono il CAPEX del 15–25% dopo 2–3 tassi di apprendimento. Valutare l'elettricità come input variabile dominante, utilizzando le previsioni regionali dei prezzi e le tariffe time-of-use per costruire profili LCOH orari. Riportare la sensibilità al prezzo dell'elettricità, al tasso di sconto e all'efficienza dello stack in modo che gli investitori possano vedere l'impatto del sostegno politico o degli accordi di off-take aziendali.

La valutazione del ciclo di vita ambientale dovrebbe seguire un approccio "dalla culla alla tomba", comprendendo l'estrazione dei materiali a monte, la produzione, l'installazione, il funzionamento, la manutenzione e il riciclaggio a fine vita. Utilizzare un'unità funzionale coerente - 1 kg di idrogeno consegnato al confine del sistema - e riportare il potenziale di riscaldamento globale (GWP), l'intensità dell'utilizzo dell'acqua e le emissioni di particolato come indicatori principali. Quando l'elettricità proviene da reti con un'elevata intensità di carbonio fossile, l'impronta di carbonio del processo può raddoppiare rispetto agli scenari di elettricità verde; quantificare questa divisione in più reti regionali e mix stagionali di energie rinnovabili. Collegare i dati operativi giornalieri alle condizioni ambientali - temperatura, umidità e irraggiamento solare - per affinare gli inventari del ciclo di vita con input specifici del sito.

Framework di valutazione integrato e passaggi pratici

Passo 1: impostare una baseline di “periodo uno” utilizzando l'hardware di elettrolisi attuale in un sito di media scala e accoppiarlo con la diagnostica spettro-foto-elettrochimica per mappare le perdite di efficienza in tempo reale. Passo 2: eseguire da tre a cinque scenari, tra cui un mix di rete di base, un mix eolico-solare 50/50 e uno scenario di rinnovabili al 100%, quindi tradurre i risultati in intervalli LCOH e GWP. Passo 3: integrare le opzioni di biocatalisi e integrazione di processo come tecnologie aggiuntive, valutando il loro CAPEX incrementale e le potenziali sinergie per le sostanze chimiche coprodotte. Passo 4: creare una dashboard online che presenti metriche risolte nel tempo – CAPEX per kW, O&M per kg H2, LCOH e intensità di CO2 – abbinate a valutazioni aeree del sito e profili di produzione giornalieri.

I contenuti provenienti da università, come l'université in Europa e i nodi di collaborazione ad Aveiro, dovrebbero alimentare il modello con dati specifici per periodo, incluse le efficienze dei moduli aggiornate e nuovi catalizzatori. Includere input da stakeholder di diversi siti, inclusi i gruppi Karl e Metzger, per acquisire le migliori pratiche in infrastrutture costruite, pianificazione energetica del cielo scuro e posizionamento creativo. Utilizzare presentazioni video e scambi di informazioni online per accelerare i cicli decisionali, mantenendo tempi personali e operativi stretti: allocare blocchi di tempo per i dati ricevuti, i risultati presentati e i punti decisionali.

La qualità dei dati è importante: documentare l'incertezza della misurazione per ogni parametro, dall'efficienza della pila ai tassi di degrado del catalizzatore, e propagare queste incertezze attraverso analisi di Monte Carlo per rivelare solidi limiti decisionali. Per i vantaggi ambientali, enfatizzare la ridotta intensità di carbonio attraverso energie rinnovabili in loco, il riciclo dell'acqua e materiali a basso impatto ambientale. Quando si riportano i risultati, presentare sia gli indicatori di punto medio (ad esempio, GWP, domanda di energia primaria) sia gli indicatori di endpoint (ad esempio, la salute umana e la qualità dell'ecosistema), assicurandosi che le parti interessate possano tradurre i risultati in azioni concrete.

Infine, assicuratevi che il processo sia partecipativo: organizzate aggiornamenti periodici (mensili), brevi stand-up giornalieri con i team in loco e revisioni trimestrali che incorporino il feedback di diversi gruppi, compresi i rappresentanti della comunità e degli investitori, in modo che la TEA-LCA rimanga allineata con le esigenze del mercato e gli impegni di sostenibilità. L'obiettivo è un percorso trasparente e basato sui dati, dagli studi iniziali agli impianti costruiti e funzionanti, con riduzioni misurabili delle emissioni di carbonio e vantaggi in termini di costi che un vasto pubblico possa comprendere e sostenere.