Nieuwe waterstof-brandstofcel is nu al 100x beter dan industrienorm: goedkoop materiaal zet de industrie op z'n kop
In dit artikel:
Onderzoekers van Kumamoto University (Japan), geleid door assistent-professor Kazuto Hatakeyama en professor Shintaro Ida, hebben een nieuw vast elektrolyt-membraan op basis van montmorilloniet‑klei ontwikkeld dat brandstofcelmembranen kan verbeteren en goedkoper maakt. Het materiaal bestaat uit monolayer silikaat‑nanosheets en combineert twee zeldzame eigenschappen: sterke protongeleiding over een breed temperatuurbereik (-10 °C tot 140 °C) en een extreem lage waterstofdoorlatendheid — ruim honderdmaal beter dan de industriestandaard Nafion. Zoals Ida opmerkt, biedt de overvloed en lage kostprijs van de kleigrondstof groot opschaalpotentieel.
De uitvinding pakt een belangrijk nadeel van bestaande systemen aan. Veel protongeleidende materialen (zoals die in solid oxide fuel cells) presteren pas bij zeer hoge temperaturen (>500 °C), waardoor ze ongeschikt zijn voor compacte, mobiele of variabel belaste toepassingen. Het nieuwe kleimembraan werkt efficiënt bij veel lagere temperaturen, waardoor het inzetbaar wordt voor koude klimaten en zware automotive- of industriële omstandigheden.
In praktische proeven bij 90 °C behaalde het membraan een maximale stroomdichtheid van 1080 mA/cm² en een vermogen van 264 mW/cm², en bleef stabiel bij zowel -10 °C als 140 °C. Door de hoge barrière tegen waterstof vermindert het risico op gaslekkage en verbetert het de levensduur en efficiëntie van de brandstofcel.
Belangrijke voordelen zijn lagere materiaalkosten (montmorilloniet is zeer veelvoorkomend), verbeterde veiligheid en breed inzetbare prestaties. Het onderzoek staat nog in de laboratoriumfase; de volgende stappen zijn het opschalen van de productie en grootschalige tests om te bepalen of het materiaal commercieel toepasbaar is. Als dat lukt, kan dit kleimembraan een belangrijke rol spelen in goedkopere, veiligere en milieuvriendelijkere waterstofbrandstofcellen en zo de introductie van waterstof als energiebron versnellen.