MIT heeft de oplossing gevonden om waterstofproductie écht industrieel toepasbaar te maken. Slimme palladiumpluggen zorgen voor stabiele, efficiënte membranen die hoge temperaturen aankunnen.
Ingenieurs van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) hebben een baanbrekende stap gezet in waterstoftechnologie. Ze hebben een nieuw palladiummembraan ontwikkeld dat extreme hitte kan weerstaan, waardoor het geschikt is voor industriële toepassingen.
Volgens de studie, gepubliceerd in Advanced Functional Materials, blijft het membraan effectief bij temperaturen tot 1.000 kelvin. Dat is ruim 200 kelvin boven de limiet van traditionele palladiummembranen.
Waterstof scheiden uit gasmengsels
Palladium is een van de meest efficiënte materialen voor het scheiden van waterstof uit gasmengsels. Het trekt H₂-moleculen aan, splitst ze tijdelijk in individuele atomen, laat deze door het metaal diffunderen en vormt aan de andere kant weer zuiver H₂. Geen enkel ander metaal doet dit zo efficiënt.
Het probleem bij conventionele membranen is dat ze boven 800 kelvin degraderen: ze krimpen, klonteren of scheuren, waardoor waterstofproductie niet langer efficiënt kan plaatsvinden.
Slim ontwerp overwint groot probleem
In plaats van een doorlopende palladiumfilm gebruikt het MIT-team miniatuur “pluggen” van palladium in de poriën van een silica-ondersteuning. Deze pluggen blijven stabiel bij extreme hitte, scheiden waterstof betrouwbaar en voorkomen krimp of klontering.
In tests bleven de membranen meer dan 100 uur stabiel bij 1.000 kelvin, wat betekent dat ze geschikt zijn voor processen die eerder buiten bereik lagen. De warmteresistentie is hiermee met ongeveer 200 kelvin verhoogd, wat directe voordelen biedt voor industriële waterstofproductie.
Waarom dit zo belangrijk is
Hogere temperaturen zijn essentieel in industriële waterstofproductie. Processen zoals stoomreforming van methaan en ammoniakkraken verlopen sneller en leveren meer waterstof op bij hogere temperaturen. Conventionele membranen beperken dit door hun lage hittebestendigheid.
MIT’s nieuwe membranen blijven stabiel tot 1.000 kelvin, waardoor:
- Meer waterstof per uur kan worden geproduceerd
- Energieverbruik en onderhoudskosten dalen
- Langere levensduur van membranen wordt bereikt
Het ontwerp vertaalt zich dus direct naar stabielere, efficiëntere en potentieel veel goedkopere (industriële) waterstofproductie.
Meer waterstof, minder palladium
Het membraan is veelbelovend voor industriële waterstofgeneratie en kan worden ingezet in hoogtemperatuurprocessen voor zero-carbon brandstof en elektriciteit.
Lohyun Kim, een van de onderzoekers, stelt: “Met verdere opschaling en validatie onder realistische industriële omstandigheden kan dit ontwerp een veelbelovende route zijn naar praktische membranen voor waterstofproductie op hoge temperatuur.”
Rohit Karnik, Jameel Professor aan MIT, voegt toe: “In plaats van een film, kun je met discrete nanostructuren veel thermisch stabielere membranen maken. Dat opent de deur naar efficiëntere en duurzamere waterstofproductie, met minder palladium.”
Slimme ingenieurskunst
MIT’s nieuwe palladiummembraan combineert slim materiaalontwerp en nanotechnologie om de grenzen van temperatuurbestendigheid te verleggen. Waar eerdere membranen smolten boven 800 kelvin, blijft dit ontwerp stabiel tot 1.000 kelvin.
Het resultaat: stabielere, efficiëntere en potentieel veel goedkopere waterstofproductie, klaar voor opschaling naar industriële toepassingen. Deze doorbraak laat zien dat de toekomst van waterstof niet alleen draait om groene energie, maar ook om slimme ingenieurskunst op atomair niveau.
