ISE 76ª Reunião Anual – Avanços em Eletroquímica e Colaboração

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

Coordene com a iaam e vários fóruns para alinhar métodos e benchmarks, depois cubra datas e resultados dentro de eventos em Mainz (mainz) e Frankfurt (frankfürt), bem como Teerão (teheran) e Palestina (palestine) e laboratórios israelenses (israelis). Compartilhe planilhas de receitas, metodologias de medição e históricos de observações para construir uma base transparente. Publique resumos diários e briefings orais para ampliar o alcance, enquanto discute a sillage de incertezas para refinar as barras de erro. Aproveite as plataformas iaam para arquivar dados e insights, reforçando a origem das melhorias e o arco dos avanços entre as equipes colaboradoras. Esta abordagem aberta apoia avaliações de durabilidade mais confiáveis e acelera a tradução das descobertas na prática.

Caminhos para escalar do laboratório ao piloto: dicas de design e integração de sistemas

Comece com uma arquitetura de sistema modular, *plug-and-play*, que padronize as interfaces para células, eletrólitos, sensores e controles. Use um modelo de dados comum e um protocolo de comunicação compartilhado para dissociar a lógica do processo das escolhas de hardware. Essa abordagem acelera a transição das demonstrações de laboratório para as execuções piloto e reduz o retrabalho ao escalar volumes ou trocar de fornecedores.

Histórias de laboratórios liderados por Wolfgang e Johannes mostram como a seleção de eletrólitos, o carregamento de catalisadores e a configuração de fluxo influenciam o aumento do desempenho durante o aumento de escala. Ajustar a química do eletrólito às superfícies do catalisador, implantar diagnósticos aprimorados por ponta para detectar a degradação precocemente e fixar janelas operacionais estáveis impulsionam a transformação do processo do conceito à prática. Um livro de melhores práticas captura essas lições para uso entre locais. Atanassov explora a modularidade; только practical note.

Implemente um plano de testes cross-site com KPIs claros: energia por mol, utilização de eletrodos e disponibilidade do sistema. Para o Brasil e a Noruega, execute skids paralelos nos tamanhos de 5–10 L e 30–60 L, com um barramento DC comum e manuseio padronizado de eletrólitos. Isso reduz o risco e acelera os pontos de decisão; uma boa governança de dados garante a rastreabilidade. Esta abordagem oferece um caminho sólido para um desempenho escalável.

A logística de viagens é um fator no design: em setembro, as equipes viajam entre os locais e realizam sessões de validação baseadas em hotéis. Uma exposição музея sobre histórias eletroquímicas informa o onboarding e a prática, e uma pilha única e escalável explora a reutilização entre as equipes e oferece uma base sólida para modelos de custo e planejamento de capacidade.

Opções de purificação, compressão e armazenamento de hidrogênio para sistemas de células de combustível

Escolha um purificador híbrido de membrana PSA que forneça H2 a 99,999% com CO ≤ 2 ppm e ponto de orvalho abaixo de -40°C, e combine-o com um compressor de dois estágios para atingir 350–700 bar para armazenamento. Esta configuração minimiza o envenenamento do catalisador e suporta um desempenho estável da célula de combustível em todas as mudanças de carga. Os dados atuais de equipes sediadas em clausthal e na Suíça mostram uma operação robusta para alimentações de 5 a 50 Nm3/h, enquanto o pré-tratamento para compostos de enxofre mantém as unidades downstream desobstruídas. Pesquisadores da helmholtz, sediados na Alemanha, e parceiros na Suíça contribuem por meio de demonstrações conjuntas que visam aplicações automotivas e estacionárias; a abordagem escala desde pequenos campi até redes de campi mais amplas perto de aeroportos e centros industriais, alinhando-se com datas e períodos em que as execuções piloto são necessárias, e adicionando uma cadência festiva à narrativa do projeto.

Tecnologias de purificação e metas de desempenho

A PSA oferece polimento rápido para 99.999% pureza, alcançando CO na faixa de ppm baixos e removendo água, compostos de enxofre e hidrocarbonetos em uma única passagem. A Adsorção por Oscilação de Vácuo pode reduzir ainda mais as impurezas residuais quando a composição da alimentação flutua, enquanto as membranas poliméricas ou inorgânicas seletivas fornecem polimento modular e menor demanda de energia para operação em estado estacionário. Para locais remotos ou de grande escala, a destilação criogênica lida com requisitos de alta pureza, mas sua área de cobertura e custos de capital aumentam. Defina os limites de impureza alvo em CO ≤ 2 ppm, CO2 ≤ 1 ppm, H2S ≤ 0,1 ppm e um ponto de orvalho abaixo <-40°C> para evitar condensação em climas frios. As etapas de pré-tratamento devem remover espécies de enxofre e hidrocarbonetos antes do trem de purificação, garantindo a proteção do catalisador a longo prazo para as células de combustível. Na prática, forneça um pequeno skid de pré-tratamento modular com componentes revestidos por eletrodeposição para resistir à corrosão em alimentações agressivas, especialmente quando operando perto de Clausthal ou em instalações piloto suíças.

Integração de compressão e armazenamento

Armazene hidrogênio em tanques compósitos de alta pressão a 350 bar (5.000 psi) ou 700 bar (10.000 psi), com 350 bar adequados para muitas instalações móveis estacionárias e de serviço leve e 700 bar comuns em sistemas automotivos. Um tanque de 70 L a 700 bar armazena aproximadamente 2,5–3,0 kg de H2, enquanto o mesmo tanque a 350 bar contém cerca de 1,0–1,5 kg, refletindo a diferença de densidade. Para necessidades de grande volume ou instalações fixas, considere um banco de tanques para atingir a entrega horária necessária, com foco no enchimento rápido e ventilação segura. As opções de hidreto metálico e hidreto químico oferecem armazenamento de baixa pressão com maior densidade gravimétrica, mas maior peso do sistema e gerenciamento de calor mais complexo; essas opções são atraentes para armazenamento de longo prazo em baixos ciclos de trabalho ou em hubs fora da rede, onde os ciclos de enchimento são infrequentes. Para sistemas integrados, planeje o consumo de energia para compressão em torno de 4–7 kWh/kg a 350 bar e 8–12 kWh/kg a 700 bar, considerando a troca de calor e as perdas em standby. Projetos apresentados por parceiros de Michigan e suíços mostram que trens de armazenamento modulares, incluindo pré-condicionamento de purificação em linha e controle inteligente, melhoram a estabilidade do ciclo em diversos perfis de serviço. Ao implantar perto de Clausthal ou em semanas de pesquisa festiva, agende um módulo de armazenamento flexível com conexões de troca rápida para acomodar diferentes composições de alimentação.

Avaliações tecnoeconómicas e ambientais do ciclo de vida para projetos de eletrólise da água

Comece com uma estrutura modular TEA-LCA que funcione em paralelo com dados piloto e feeds de informações online. Defina os limites "do berço ao portão" e "do berço ao túmulo" logo no início e bloqueie um modelo de dados compartilhado para que as atualizações nos sites de Aveiro ou outros campi se propaguem por todos os cenários. Construa o modelo para comparar as variantes PEM, alcalina e de óxido sólido sob combinações regionais de eletricidade, preços de carbono e incentivos políticos, e defina uma meta de LCOH abaixo de 2,50 USD/kg H2 para implantações de curto prazo onde a energia renovável é abundante.

Na AET, quantifique as despesas de capital (CAPEX) no intervalo de 900–1.600 USD por kW para PEM e 700–1.300 USD por kW para sistemas alcalinos, com custos de O&M em torno de 0,8–2,5% do CAPEX por ano. Inclua o balanceamento da planta (BOP), o pré-tratamento da água e as perdas em stand-by, e modele curvas de aprendizado que reduzam o CAPEX em 15–25% após 2–3 taxas de aprendizado. Avalie a eletricidade como a entrada variável dominante, usando previsões regionais de preços e tarifas de tempo de uso para construir perfis LCOH horários. Relate a sensibilidade ao preço da eletricidade, taxa de desconto e eficiência da pilha para que os investidores possam ver o impacto do apoio político ou acordos corporativos de compra.

A avaliação do ciclo de vida ambiental deve seguir uma abordagem do berço ao túmulo, capturando a extração de materiais upstream, fabricação, instalação, operação, manutenção e reciclagem no fim da vida útil. Use uma unidade funcional consistente – 1 kg de hidrogênio entregue no limite do sistema – e relate o potencial de aquecimento global (GWP), a intensidade do uso da água e as emissões de partículas como indicadores principais. Quando a eletricidade é proveniente de redes com alta intensidade de carbono fóssil, a pegada de carbono do processo pode dobrar em comparação com cenários de eletricidade verde; quantifique essa divisão em várias redes regionais e combinações sazonais de energias renováveis. Vincule os dados de operação diária às condições ambientais – temperatura, umidade e irradiação solar – para refinar os inventários do ciclo de vida com entradas específicas do local.

Estrutura de avaliação integrada e passos práticos

Passo 1: definir uma linha de base de “período um” usando o hardware de eletrólise atual em um local de média escala e combiná-la com diagnósticos de espectro-foto-eletroquímica para mapear as perdas de eficiência em tempo real. Passo 2: executar de três a cinco cenários, incluindo uma combinação de rede de linha de base, uma combinação de eólica-solar 50/50 e um cenário de energias renováveis 100% e, em seguida, traduzir os resultados em intervalos de LCOH e GWP. Passo 3: incorporar a biocatálise e as opções de integração de processos como tecnologias complementares, avaliando seu CAPEX incremental e as sinergias potenciais para produtos químicos coproduzidos. Passo 4: criar um painel online que apresente métricas resolvidas no tempo – CAPEX por kW, O&M por kg de H2, LCOH e intensidade de CO2 – juntamente com avaliações aéreas do local e perfis de produção diários.

O conteúdo de universidades, como a université na Europa e os nós de colaboração em Aveiro, deve alimentar o modelo com dados específicos do período, incluindo eficiências de módulos atualizadas e novos catalisadores. Inclua contribuições de stakeholders em vários sites – incluindo os grupos Karl e Metzger – para capturar as melhores práticas em infraestrutura construída, planejamento de energia de céu escuro e localização criativa. Use apresentações em vídeo e trocas de informações online para acelerar os ciclos de decisão, mantendo os cronogramas pessoais e operacionais apertados: aloque blocos de tempo para dados recebidos, resultados apresentados e pontos de decisão.

A qualidade dos dados é importante: documente a incerteza da medição para cada parâmetro, desde a eficiência da pilha até as taxas de degradação do catalisador, e propague essas incertezas através de análises de Monte Carlo para revelar limites de decisão robustos. Para ganhos ambientais, enfatize a redução da intensidade de carbono através de energias renováveis no local, reciclagem de água e materiais de baixo impacto. Ao relatar os resultados, apresente tanto os indicadores de ponto médio (por exemplo, GWP, demanda de energia primária) quanto os indicadores de ponto final (por exemplo, saúde humana e qualidade do ecossistema), garantindo que as partes interessadas possam traduzir os resultados em ações concretas.

Finalmente, assegure que o processo é participativo: organize atualizações periódicas (mensais), reuniões diárias curtas com as equipas do local e revisões trimestrais que incorporem feedback de diversos grupos – incluindo representantes da comunidade e dos investidores – para que a TEA-LCA permaneça alinhada com as necessidades do mercado e os compromissos de sustentabilidade. O objetivo é um caminho transparente, baseado em dados, desde os estudos iniciais até às fábricas construídas e em funcionamento, com reduções de carbono mensuráveis e vantagens de custo que um público vasto possa compreender e apoiar.