Onderzoekers hebben een nieuwe techniek ontwikkeld die groene waterstof goedkoper kan maken door een afvalstof uit biodiesel te gebruiken in plaats van de klassieke zuurstofreactie. Het systeem produceert tegelijk waterstof en waardevolle chemicaliën en is geschikt voor continue megawattproductie.
Groene waterstof is één van de belangrijkste routes richting een CO₂-neutrale energievoorziening, maar blijft tot nu toe relatief duur. Dat komt vooral door het energie-intensieve karakter van klassieke water-elektrolyse. Daarin wordt water gesplitst in waterstof en zuurstof, waarbij de zuurstofvorming aan de anode veel energie vraagt en de efficiëntie beperkt.
Zuid-Koreaanse onderzoekers hebben nu een alternatief systeem ontwikkeld dat dit knelpunt omzeilt door een andere reactie aan de anode te gebruiken, met grote gevolgen voor de kostprijs van waterstof, zo blijkt uit een studie in Joule.
Waarom groene waterstof duur blijft
In conventionele elektrolysers is de zuurstofontwikkeling (OER, oxygen evolution reaction) een bekende bottleneck. De reactie verloopt traag en vereist relatief hoge spanningen, wat direct doorwerkt in het energieverbruik van het hele systeem.
Hoewel deze aanpak al decennia wordt gebruikt, is het precies dit onderdeel dat groene waterstof duur maakt. Zelfs wanneer hernieuwbare elektriciteit goedkoop is, blijft de elektrochemische efficiëntie een beperkende factor.
Fundamenteel andere aanpak
Het onderzoeksteam pakt dat probleem fundamenteel anders aan. In plaats van water aan de anode te oxideren, gebruiken ze glycerol, een goedkoop restproduct uit biodieselproductie. Deze aanpak heet de glycerol oxidation reaction (GOR). Daarbij ontstaat in plaats van zuurstof een waardevol chemisch product, formiaat. Het systeem levert daardoor niet alleen waterstof op, maar ook een verkoopbare chemische grondstof.
De reactie vraagt bovendien aanzienlijk minder energie dan klassieke zuurstofvorming. Daardoor daalt de celspanning van het elektrolysesysteem en neemt de energiekost per kilogram waterstof af. Het systeem is daarnaast minder afhankelijk van schaarse edelmetalen zoals iridium en platina. In plaats daarvan gebruiken de onderzoekers goedkopere en ruim beschikbare katalysatoren, wat kosten en materiaalrisico’s verlaagt.
Dubbele opbrengst
Wat deze technologie bijzonder maakt, is het concept van “co-productie”. Waar traditionele elektrolyse enkel waterstof oplevert, produceert dit systeem tegelijk ook een chemische bouwsteen die in de industrie breed inzetbaar is.
Formiaat kan onder andere gebruikt worden in de chemische industrie als tussenproduct, maar wordt ook onderzocht als potentiële energiedrager. Hierdoor krijgt het proces een extra economische laag: de opbrengst is niet langer enkel afhankelijk van waterstofverkoop. Volgens de onderzoekers bedraagt de selectiviteit richting formiaat ongeveer 96 procent. Dat is uitzonderlijk hoog is voor dit soort elektrochemische processen.
Geschikt voor continue productie
Een van de belangrijkste claims van het onderzoek is de schaalbaarheid van de technologie. Het systeem werd getest in een elektrolyser met een actief oppervlak van 79 cm², wat al richting praktische toepassingen gaat in plaats van puur laboratoriumwerk.
Belangrijker nog: de onderzoekers stellen dat het systeem geschikt is voor continue productie en kan worden opgeschaald naar megawatttoepassingen. Dat is cruciaal, omdat industriële waterstofproductie pas economisch relevant wordt op dit vermogensniveau.
Gigantisch potentieel
De combinatie van lagere energiekosten, extra productopbrengst en schaalbaarheid maakt deze technologie interessant voor de bredere waterstofeconomie. In plaats van waterstof als losstaand energiedrager te produceren, verschuift het model richting geïntegreerde elektrochemische fabrieken waarin energie en chemie samenkomen. Dat sluit aan bij een bredere trend in de sector: elektrificatie van chemische processen.
Als de beloften op industriële schaal overeind blijven, kan dit soort systemen vooral interessant worden in regio’s met veel biodieselproductie of organische reststromen — waar glycerol goedkoop en overvloedig beschikbaar is.
Minder energieverlies, meer output
Hoewel de technologie nog in de opschalingsfase zit, past ze in een bredere ontwikkeling waarin elektrochemie steeds vaker wordt ingezet als alternatief voor klassieke thermische chemie.
De kernbelofte is duidelijk: minder energieverlies, meer output per processtap en een betere economische balans tussen energie en chemie. Of dit op grote schaal haalbaar blijkt, zal de komende jaren moeten blijken in industriële demonstratieprojecten.
