Een nieuwe, slimme elektrode trotseert het zoute zeewater en levert waterstof op industriële schaal – zonder ontzilting, zonder chemische toevoegingen. Is dit de doorbraak waar kustregio’s wereldwijd op wachten?
Waterstof wordt steeds vaker gezien als een veelbelovende schakel in de energietransitie. Maar traditionele methoden om waterstof te produceren, vooral uit zeewater, lopen stuk op een hardnekkig probleem: zout. Chloride-ionen in zout water veroorzaken corrosie en verslechteren de prestaties van elektroden, wat de grootschalige toepassing belemmert. Tot nu.
Wetenschappers van de University of Sharjah hebben een innovatieve methode ontwikkeld om direct uit zeewater waterstof te produceren – zonder enige vorm van ontzilting.
Meerlaagse elektrode
De sleutel tot het succes ligt in een op maat gemaakte, meerlaagse elektrode. Deze elektrode is zo ontworpen dat hij bestand is tegen de schadelijke effecten van chloride-ionen, die normaal gesproken metalen aantasten en de werking van elektrolyse saboteren. Door een slimme combinatie van materialen – waaronder een nanostructuur van nikkel, boor en kobalt – wordt een micro-omgeving gecreëerd waarin watermoleculen efficiënt worden gesplitst, terwijl schadelijke reacties worden onderdrukt.
Volgens de studie, gepubliceerd in Small, maakt het ontwerp gebruik van een strategische integratie van CO₃²⁻-groepen (carbonaat) die chemisch gebonden zijn aan kobaltsites binnen een gelaagde dubbelhydroxide (Co LDH). Deze structuur is ingebed in een NiBOx-nanostructuur op een Ni(OH)₂/NF-substraat. Samen vormen ze een robuuste anode die bestand is tegen de zware omstandigheden van zeewater.
Industriële prestaties zonder zoet water
Een van de meest indrukwekkende prestaties van deze technologie is het bereiken van een stroomdichtheid van 1,0 A/cm² bij slechts 1,65 volt – en dat onder standaardomstandigheden. Dat is vergelijkbaar met de prestaties van commerciële elektrolysers die met gezuiverd water werken. En dit alles zonder ook maar één druppel zoet water of chemische toevoegingen. Voor droge kustgebieden, zoals die in de Verenigde Arabische Emiraten, biedt dit enorme potentie: waterstofproductie zonder afhankelijkheid van schaars zoet water of dure ontziltingsinstallaties.
Corrosiebescherming
De kracht van de technologie ligt in het creëren van een zelfregulerende, reactieve micro-omgeving. De carbonaatgroepen fungeren als Lewis-basissen, die protonen (H⁺) vasthouden en tegelijkertijd watermoleculen activeren. Hierdoor ontstaat een lokale verzuring bij de elektrode-oppervlakte, die niet alleen de zuurstofontwikkelingsreactie (OER) versnelt, maar ook bescherming biedt tegen chloorcorrosie en afzettingen. Het resultaat is een stabiele, efficiënte elektrolyse in zelfs het meest zoute water.
“Deze benadering voorkomt de vorming van niet-geleidende oxiden en beschermt de metalen tegen oplossing in zeewater,” aldus Dr. Tanveer Ul Haq, hoofdauteur van de studie. “Het is een grote stap in de richting van duurzame, grootschalige waterstofproductie zonder extra milieubelasting.”
Enorm potentieel
Professor Yousef Haik, mede-auteur van de studie, ziet een toekomst voor zich waarin zonne-energie en zeewater samenkomen in waterstoffarms aan de kust. “In landen als de VAE is dit een gamechanger,” zegt hij. “We hebben overvloedige zon en zee – deze technologie stelt ons in staat daar optimaal gebruik van te maken.”
Als deze technologie op schaal wordt gebracht, zou het een doorbraak kunnen betekenen in de productie van ‘groene waterstof’ – geproduceerd via elektrolyse met hernieuwbare energie, zónder CO2-uitstoot en zónder beslag op kostbaar zoetwater.
Ook relevant voor Nederland
Hoewel de uitvinding is ontwikkeld met droge, zonnige kustgebieden in het achterhoofd, is het ook voor waterstofstrategieën in landen als Nederland relevant. Denk aan offshore waterstoffabrieken op de Noordzee, waar directe elektrolyse van zeewater de logistieke keten zou kunnen verkorten. Bovendien zou het verwijderen van de noodzaak tot ontzilting niet alleen energie besparen, maar ook de footprint van grootschalige waterstofproductie drastisch kunnen verkleinen.
Doorbraak met wereldwijde impact
De nieuwe elektrodemethode is meer dan een technologische innovatie – het is een fundamentele verandering in hoe we naar waterstofproductie kijken. Door het zeewaterprobleem te overwinnen zonder omwegen, opent het de deur naar een toekomst waarin groene waterstof écht groen en grenzeloos is.
De volgende uitdaging? Opschalen. Als dat lukt, ligt een nieuwe energiebron letterlijk voor het oprapen.
