Wetenschappers maken waterstofproductie plots spotgoedkoop: methode concurreert nu al met fossiele brandstoffen
In dit artikel:
Een Chinees onderzoeksteam van professor Zhao Shenlong (National Center for Nanoscience and Technology, Chinese Academy of Sciences) publiceerde onlangs in Nature Chemical Engineering een nieuwe elektrodenontwerp dat groene waterstof veel goedkoper en potentieel industrieel toepasbaar maakt. De onderzoekers richtten zich op het traagste deel van elektrolyse—de zuurstofontwikkelingsreactie (OER)—en ontwikkelden elektroden op basis van metal-organic frameworks (MOF’s), extreem poreuze materialen die op moleculair niveau te sturen zijn.
Belangrijke innovaties zijn het gebruik van MOF-structuren gecombineerd met cerium-doping. Cerium verandert de elektronische eigenschappen van de actieve kobaltplaatsen, waardoor de OER aanzienlijk versnelt. Tegelijk zorgen vervormde kristalroosters en een zeer groot oppervlak voor verbeterde doorstroming van water, gassen en elektrolyt, wat de efficiëntie verder verhoogt. In een alkalische elektrolyse-opstelling realiseerden de MOF-elektroden een energieverbruik van 4,11 kWh per m3 geproduceerd waterstof en bleven ze stabiel werken gedurende meer dan 5.000 uur—belangrijke indicatoren voor commerciële bruikbaarheid.
Economisch gezien is het resultaat opvallend: de onderzoekers ramen een productiekost van ongeveer 2,71 dollar per kilogram waterstof. Dat prijsniveau brengt groene waterstof in sommige markten in de buurt van fossiele alternatieven, wat de haalbaarheid van grootschalige toepassing aanzienlijk vergroot. Toepassingen die hierdoor kunnen versnellen zijn onder meer verduurzaming van staalproductie, zwaar transport en scheepvaart, en opslag van hernieuwbare energie.
Er blijven echter stappen over: het proces moet bewezen worden op tientallen tot honderden megawatt-schaal om te bevestigen dat efficiëntie en duurzaamheid behouden blijven bij industriële opschaling. Als die schaalbaarheid lukt, zou deze MOF-gebaseerde elektrolysetechnologie een belangrijke impuls kunnen geven aan de waterstofeconomie en de energietransitie.