PhD-posities in ionenuitwisselingsmembranen en processen voor CO2-elektrolyse

De twee PhD-plaatsen maken deel uit van het Global PhD Partnership-programma tussen KU Leuven (België) en Melbourne University (Australië). Eén gezamenlijk doctoraatsproject zal voornamelijk plaatsvinden aan de KU Leuven met een verblijf van minimaal 12 maanden aan de Universiteit van Melbourne. Vice versa zal het andere Joint PhD voornamelijk gevestigd zijn aan de Universiteit van Melbourne met de detachering in Leuven. Het begeleidingsteam bestaat uit Prof. Xing Yang (KU Leuven, Departement Chemische Ingenieurstechnieken), Prof. Ivo Vankelecom (KU Leuven, Departement Bio-ingenieurswetenschappen), Dr. Chen George en Dr. Mengran (Aaron) Li bij Melbourne University (afdeling Chemische en Biomedische Technologie).
Website van de eenheid

Project

Project 1 (KU Leuven): “Op maat maken van selectieve anionenuitwisselingsmembranen voor CO2-omzetting bij elektrolyse”

Projectbeschrijving:

Ondanks dat het een aantrekkelijk concept is, wordt de uitvoering van CO2-reductie- en conversiereacties via elektrochemische processen (bijvoorbeeld elektrolyse) nog steeds geconfronteerd met kritische uitdagingen die de praktische implementatie ervan in de weg staan. In het bijzonder heeft het gebrek aan bekwame membranen in termen van alkalische stabiliteit en lage ionenselectiviteit (voor hydroxylionen) de commerciële aanpassing van membraanelektrodesamenstellen (MEA's) voor CO2-elektrolyse belemmerd. Het KUL-project zal een nieuwe klasse anionenuitwisselingsmembranen ontwikkelen, op maat gemaakt voor MEA-toepassingen, die de procesprestaties en de energie-efficiëntie zullen helpen verbeteren. Ten eerste zullen anionenuitwisselingsmembranen worden ontworpen met een hoge ionenuitwisselingscapaciteit en hoge tolerantie voor een breed scala aan pH- en oplosmiddelomstandigheden die de barre omgeving in MEA simuleren; Ten tweede zal de AEM verder worden aangepast om een ​​hoge hydroxylgeleidbaarheid en selectiviteit tegen naast elkaar bestaande anionen te verlenen. Met deze membranen willen we verschillende klassieke trade-off relaties overwinnen in AEM gebruikt in CO2-elektrolysers, zoals de selectiviteit versus de ionentransportsnelheid. Ten slotte zullen de ontwikkelde membranen worden geëvalueerd in het volledige MEA-systeem van de Universiteit van Melbourne, om de correlatie tussen de membraankarakteristieken en de MEA-prestaties in termen van chemische conversie en energie-efficiëntie te begrijpen. De succesvolle resultaten van dit project zullen de weg vrijmaken voor de ontwikkeling van een toekomstige generatie membraangebaseerde CO2-elektrolysers, die niet alleen dienen als een veelbelovend alternatief middel voor koolstofreductie, maar ook als een duurzame technologie om CO2 om te zetten in bruikbare producten.

Gezamenlijk doctoraatsproject 1 zal voornamelijk plaatsvinden aan de KU Leuven met een verblijf van minimaal 12 maanden aan de Universiteit van Melbourne.

Project 2 (Melbourne University): "Ontrafelen van ionentransportfenomenen in ionenuitwisselingsmembranen voor CO2-conversietoepassingen"

Projectbeschrijving:

Elektrochemische reductie van kooldioxide (CO2) biedt een veelbelovende route voor het omzetten van CO2 in waardevolle chemicaliën en brandstoffen. De recente ontwikkeling van elektrochemische reactoren, met name de Membrane Electrode Assembly (MEA), ontworpen voor CO2-elektrolyse, heeft potentieel voor schaalbaarheid aangetoond, toegeschreven aan de hoge efficiëntie en eenvoudige celconfiguratie. Anionenuitwisselingsmembranen (AEM's), een sleutelcomponent in MEA, spelen een cruciale rol bij het zorgen voor een hoge transportsnelheid van hydroxide-ionen en bij het afstoten van andere ionensoorten. Om deze technologie op industriële schaal economisch levensvatbaar te maken, moeten MEA's een superieure conversie-efficiëntie en selectiviteit bieden, evenals voldoende stabiliteit op de lange termijn. Omdat de huidige AEM's oorspronkelijk zijn ontworpen voor brandstofcellen en ontziltingstoepassingen, is een beter begrip van de wisselwerking tussen ionenpermeatie en CO2-reductie-efficiëntie vereist om CO2-elektrolysetechnologieën verder te ontwikkelen. Het PhD-project in Melbourne zal het aniontransport door AEMs in alkalische omstandigheden onderzoeken, evenals de prestaties van AEMs in CO2-elektrolyse na langdurige blootstelling aan de complexe alkalische omgeving. De kandidaat zal ook multifysische modellering van dit elektrochemische proces uitvoeren aan de KU Leuven, om nieuwe inzichten te verwerven over de invloed van de micro-omgevingen op het ionentransportgedrag. Dit project zal ons begrip van de stabiliteit van AEMs en hun ionentransportmechanismen in CO2-elektrolyseprocessen vergroten, waardoor de weg wordt vrijgemaakt voor toekomstig ontwerp van robuustere ionenuitwisselingsmembranen op maat voor CO2-conversietoepassingen.

Gezamenlijk doctoraatsproject 2 zal voornamelijk plaatsvinden aan de Universiteit van Melbourne met een verblijf van minimaal 12 maanden aan de KU Leuven.

Supervisieteam: 

KU Leuven:

Hoofdsupervisor: prof. Xing Yang

Copromotor: prof. Ivo Vankelecom

De Universiteit van Melbourne:

Hoofdsupervisor: Dr. George Chen

Co-promotor: Dr. Mengran (Aaron) Li

Profiel

Als u zeer gemotiveerde onderzoekers bent op het gebied van chemische technologie met passie voor scheidingstechnologie voor duurzaamheid, wordt u sterk aangemoedigd om te informeren en te solliciteren.

Profiel vereist:

• Vereiste: Masterdiploma in Chemical Engineering of in relevante disciplines, met eervolle vermelding / grote onderscheiding.
• Sterke interesse en gedegen kennis op de relevante vakgebieden zoals beschreven.
• Vloeiend Engels (schriftelijke en mondelinge communicatie) voor wetenschappelijke interacties vereist (taalvereisten door de betreffende gastuniversiteit).
• Zelfgemotiveerd, gepassioneerd en geweldige interpersoonlijke vaardigheden.
• Met internationale mobiliteit en de bereidheid om te werken op interdisciplinaire grenzen en in internationale teams.

Inschrijvingsdocumenten:

Geïnteresseerde kandidaten sturen alstublieft uw academische transcripties door tijdens bachelor- en masterstudies. Een uitgebreid CV met uw volledige lijst met publicaties en projectervaringen, een onderzoeksverklaring waarin uw belangrijkste onderzoeksinteresse wordt uiteengezet, bewijs van taalvaardigheid, indien van toepassing, en namen van drie referenten.

Aanbod

Eén succesvolle kandidaat krijgt een PhD-fellowship aangeboden aan respectievelijk de KU Leuven en de Universiteit van Melbourne, om deel uit te maken van onze internationale teams met wereldwijde onderzoekslinks om te werken aan een doctoraat. De financiering kan voor een periode van 4 jaar worden verstrekt. Het collegegeld voor beurshouders wordt kwijtgescholden.

https://research.kuleuven.be/portal/en/project/3E240350

Interesse?

Meer informatie is te verkrijgen bij prof. dr. Xing Yang, mail: xing.yang@kuleuven.be.

KU Leuven wil een inclusieve, respectvolle en sociaal veilige gemeenschap zijn. Wij omarmen diversiteit tussen individuen en groepen als een meerwaarde. Open dialoog en verschillen in perspectief zijn noodzakelijk in een ambitieuze onderzoeks- en onderwijsomgeving. In ons streven naar gelijke kansen erkennen wij de gevolgen van historische ongelijkheden. Wij aanvaarden geen enkele vorm van discriminatie op basis van, onder meer, geslacht, genderidentiteit en -expressie, seksuele oriëntatie, leeftijd, etnische of nationale afkomst, huidskleur, levensbeschouwelijke overtuiging, neurodivergentie, arbeidshandicap, gezondheid, of socio-economische status. Bij vragen over toegankelijkheid of aangeboden ondersteuning helpen we je graag op dit e-mailadres.