Onderzoekers hebben een materiaal ontwikkeld dat waterstof 8 keer efficiënter maakt dan bestaande oplossingen – en dat enkel zonlicht nodig heeft om te werken. Hiermee komt een volledig duurzame vervanger van fossiele brandstoffen in zicht.
Waterstof wordt steeds vaker genoemd als dé oplossing voor het verduurzamen van zwaar transport. Denk aan vrachtwagens, schepen en vliegtuigen — sectoren waar batterijen tekortschieten. Zweedse onderzoekers presenteren nu een veelbelovende doorbraak: een nieuwe materiaalstructuur die zonlicht gebruikt om waterstof te produceren, zonder CO2-uitstoot.
Batterijen zijn niet voor alles de oplossing
Elektrisch rijden wint snel terrein, maar er is een duidelijke grens aan wat batterijen aankunnen. Vooral in zwaar transport is het gewicht, het volume en de beperkte actieradius van batterijpakketten een serieuze belemmering.
“Personenauto’s kunnen prima functioneren op batterijen, maar voor vrachtwagens, schepen of vliegtuigen is dat simpelweg niet praktisch,” zegt Jianwu Sun, universitair hoofddocent aan Linköping University (LiU) in Zweden. “Voor dat soort vervoer hebben we echt andere, schone energiedragers nodig — en waterstof is een sterke kandidaat.”
Zonne-energie als directe bron voor waterstof
Sun en zijn team richten zich op zogeheten “groene waterstof” — waterstof die wordt geproduceerd via elektrolyse met behulp van hernieuwbare energiebronnen. Maar waar elektrolyse nu nog vaak afhankelijk is van externe elektriciteitsnetten, proberen de Zweden het fundamenteler aan te pakken: met zonlicht als enige energiebron.
De studie, gepubliceerd in het Journal of the American Chemical Society, introduceert een geavanceerd materiaal dat in staat is om zonlicht direct om te zetten in waterstof, via waterstofsplitsing.
Magische drielaagse structuur
De crux van de doorbraak zit in een slim ontworpen drielaags materiaal. Het team combineerde:
- Cubic siliciumcarbide (3C-SiC) – een halfgeleider die licht absorbeert
- Kobaltoxide (Co₃O₄) – een tussenlaag die de elektronenoverdracht bevordert
- Nikkelhydroxide (Ni(OH)₂) – een katalytische toplaag die waterstofvorming mogelijk maakt
Een veelvoorkomend probleem in zonlichtgedreven waterstofproductie is ladingsrecombinatie: elektrische ladingen (positief en negatief) die elkaar opheffen voordat ze water kunnen splitsen. De drielaagse aanpak zorgt voor een betere scheiding van ladingen en vermindert dat verlies drastisch. Volgens Sun leidde deze structuur tot een achtvoudige prestatieverbetering vergeleken met het basismateriaal (3C-SiC) alleen.
Waarom dit belangrijk is
Op dit moment is zo’n 95% van alle geproduceerde waterstof nog “grijs” — gemaakt uit aardgas of kolen. Voor elke ton grijze waterstof komt tot wel 10 ton CO2 vrij. Dat maakt het nu nog allesbehalve een duurzame brandstof.
Groene waterstof biedt een alternatief, maar het probleem is schaalbaarheid én kostprijs. Alleen als de productie-efficiëntie omhoog gaat, kan waterstof echt concurreren met fossiele brandstoffen.
De heilige graal: 10% efficiëntie
De meeste bestaande zonnegedreven waterstofsystemen werken nu op slechts 1 tot 3% efficiëntie. Om economisch én ecologisch aantrekkelijk te worden, is minimaal 10% efficiëntie nodig. Daar zijn we nog niet, maar Sun is optimistisch.
“We denken dat het binnen vijf tot tien jaar haalbaar is om materialen te ontwikkelen die die grens halen,” zegt Sun.
Als dat lukt, zou dat een kantelpunt betekenen in de opkomst van de waterstofeconomie — met lage kosten, zonder CO2-uitstoot, en toepasbaar op grote schaal.
Mogelijke sleutelrol
Deze technologie kan een sleutelrol gaan spelen in sectoren waar batterijen niet kunnen volgen: van intercontinentale luchtvaart tot zeetransport en langeafstandstrucks. Denk ook aan industriële processen die hoge temperaturen vereisen, waar waterstof als brandstof een logische stap is.
Als het team van Sun zijn ambitie waarmaakt, kan hun werk de weg vrijmaken voor een volledig duurzame, waterstofgedreven transportsector.
