Gamechanger voor waterstof: brandstofcel draait zonder water bij 250 °C

In dit artikel:

Onderzoekers van Monash University hebben een ultradunne membraan ontwikkeld dat het belangrijkste technische obstakel van waterstofbrandstofcellen wegneemt: de noodzaak van water voor protonentransport. In een recent artikel in Science Advances beschrijven ze nanoschaal-constructies — atomair dunne sheets van graphene en boornitride met opgesloten fosforzuur — die protonen snel geleiden zonder water, en die in laboratoriumtests stabiel bleken tot circa 250 °C.

Het probleem dat deze technologie adresseert, is dat conventionele membranen (zoals gangbare PEM-materialen) water nodig hebben om protonen te verplaatsen; bij hogere temperaturen verdampt dat water en valt de werking uiteen. De nieuwe membranen gebruiken een direct transportpad door de nanosheets en een “hopping”-mechanisme via het ingesloten fosforzuur, waardoor ze waterloos en hittebestendig zijn.

Hogere bedrijfstemperaturen openen meerdere voordelen: verbeterde efficiëntie, snellere reacties en makkelijker hergebruik van restwarmte, wat vooral aantrekkelijk is voor industriële toepassingen. Daardoor kunnen brandstofcellen interessanter worden voor zwaarder transport (vracht, scheepvaart, mogelijk zelfs luchtvaart), datacenters en grote energie-installaties waar robuuste en schaalbare stroombronnen nodig zijn.

De onderzoekers wijzen ook op bredere inzetmogelijkheden: dezelfde membraantechniek zou gebruikt kunnen worden in elektrochemische processen zoals waterstofproductie via elektrolyse, CO₂-reductie en ammoniaksyntese. Dat betekent dat de doorbraak niet alleen relevant is voor voertuigen maar potentieel voor hele industriële waardeketens.

Belangrijke kanttekening is opschaling: de resultaten zijn tot nu toe laboratoriumgebaseerd. Als de membranen op commerciële schaal geproduceerd en geïntegreerd kunnen worden, kan dit een stevige impuls geven aan een praktischer en thermisch robuuster gebruik van waterstof in de energietransitie.