Groene waterstof wordt wel als de Heilige Graal van de energietransitie beschouwd. Elektrolysers, gevoed door duurzame stroom uit windparken en zonnevelden, zetten dan water in zuurstof en waterstof om. Cruciale componenten in elektrolysers zijn echter zeldzame edelmetalen als platina en, vooral, iridium. Onderzoekers van Universiteit Twente hebben nu een duurzaam composiet zonder zeldzame metalen ontwikkeld dat factoren beter presteert dan de afzonderlijke verbindingen. Daarover publiceerden ze in het wetenschappelijke tijdschrift ACS Nano.
De transitie naar een emissieloze samenleving kan niet zonder opslag. Het stijgende aanbod aan duurzame wind- en zonnestroom is, per definitie, nogal grillig en zorgt voor steeds meer overschotten en tekorten. Opslag van duurzame energie, zowel thermisch als elektrisch, is essentieel om die fluctuaties te minimaliseren of, in elk geval, binnen de perken te houden. Batterijen, mobiel en stationair, doen dat slechts voor korte tijd. Anders wordt het met groene waterstof. Onder hoge druk kan je dat opslaan in bestaande zoutcavernes of lege gasvelden wanneer er weinig aanbod van wind- en zonnestroom is. Invoeding in het aardgasnetwerk is een andere optie. Ook kan je waterstof, op termijn, gebruiken voor decarbonisatie van de zware industrie die veelal op hoge temperaturen werkt (> 800 °C) en waar directe elektrificatie niet tot de mogelijkheden behoort.
Twee sporen
Aan opwek van groene waterstof kleven wel enkele bezwaren. Zoiets valt alleen te doen met elektrolysers. Op dit moment is het totale vermogen van elektrolysers slechts klein, zo’n 200 MW wereldwijd, maar de EU wil in 2030 al 40 GW installeren, een groeispurt van vele duizenden procenten. De meest efficiënte elektrolysers van vandaag, gebaseerd op zogenaamde PEM-technologie, maken echter gebruik van zeldzame en dure materialen (CRM’s), waardoor deze opschaling wordt belemmerd. Sara Wieclawska, onderzoeker bij TNO, vergeleek het eens met een wandeltocht door de Serengeti vlakte (huidige acties) naar de Kilimanjaro (beschikbaarheid): ‘een cruciale grondstof in het actieve deel van de PEM elektrolyser is iridium. We merken het nog niet omdat de vraag slechts langzaam stijgt maar na verloop van tijd zijn we bij de Kilimanjaro aangekomen, en schiet de vraag de lucht in.’ Prohibitief hoge kosten zorgen er vervolgens voor dat productie van elektrolysers stilvalt en de energietransitie hapert.
Om die komende grondstoffencrisis te overwinnen, staan er, in essentie, twee sporen open: het volume CRM’s in PEM-elektrolysers verminderen en hun efficiëntie nog verder opkrikken of andere materialen ontwikkelen die geen gebruik maken van CRM’s (zoals platina en, vooral, iridium). Op dit moment zijn zulke materialen alleen mogelijk in alkalische elektrolysers. Die zijn bij industriële toepassingen meer ingeburgerd maar iets minder efficiënt dan PEM-elektrolysers.
