Waterstof betaalbaar? Goedkope nikkel-brandstofcel is bijna net zo krachtig als platina, maar 1.000 keer goedkoper
In dit artikel:
Onderzoekers van Cornell University hebben recent een katalysator ontwikkeld die brandstofcellen zonder platina laat werken en daarbij bijna dezelfde prestaties bereikt als conventionele systemen. De studie, gepubliceerd in PNAS, richt zich op brandstofcellen die in een alkalische omgeving opereren, waardoor goedkope metalen zoals nikkel, ijzer of kobalt inzetbaar worden in plaats van het dure en schaarse platina.
Het kernidee is een materiaalontwerp waarbij metallic nikkel wordt bekleed met een ultradunne koolstoflaag van slechts enkele atomen dik. Die laag beschermt het nikkel tegen degradatie en behoudt tegelijkertijd het actieve oppervlak dat nodig is voor de hydrogen oxidation reaction (HOR). In normale omstandigheden vormt zich bij hogere potentialen een laag α-Ni(OH)₂ die de activiteit doet afnemen; de koolstoffilm voorkomt die passivering en houdt de katalysator stabiel en efficiënt. Met technieken zoals scanning transmission electron microscopy en X-ray absorption spectroscopy lieten de onderzoekers zien dat juist een metallic nikkeloppervlak cruciaal is voor de reactievitaliteit.
Praktische gevolgen zijn groot: nikkel is honderden keren goedkoper dan platina, waardoor de kostprijs van brandstofcellen aanzienlijk kan dalen — de onderzoekers noemen verschillen in de orde van 500 tot 1.000 keer. Dat maakt waterstoftechnologie toegankelijker voor toepassingen zoals voertuigen en elektriciteitsvoorziening in afgelegen of ontwikkelingsgebieden en vermindert de afhankelijkheid van zeldzame edelmetalen. Tests toonden dat de nieuwe katalysator, in combinatie met andere goedkope componenten, vrijwel hetzelfde vermogen levert als platina-gebaseerde systemen.
De doorbraak toont hoe slim materiaalontwerp technische barrières kan doorbreken: door goedkope materialen duurzaam en actief te houden, wordt opschaling van waterstoftechnologie realistischer. Het is nog geen allesomvattende oplossing — er blijven vragen over grootschalige productie, lange-termijnstabiliteit en integratie in commerciële systemen — maar het werk van Cornell zet een belangrijke stap richting betaalbare, emissievrije energieoplossingen.