Chinese onderzoekers hebben een technologie ontwikkeld die groene waterstof extreem goedkoop én industrieel toepasbaar maakt. Voor het eerst kan groene waterstof zelfs geproduceerd worden tegen een prijs die in sommige markten al kan concurreren met fossiele brandstoffen.
Waterstof wordt vaak bestempeld als de brandstof van de toekomst – schoon, veelzijdig en onmisbaar in sectoren die lastig te verduurzamen zijn, zoals staalproductie en zwaar transport. Toch worstelt de industrie al jaren met één groot probleem: hoe maak je waterstof op een écht betaalbare én duurzame manier?
Een onderzoeksteam in China claimt nu een belangrijke doorbraak te hebben bereikt. Volgens de studie, gepubliceerd in Nature Chemical Engineering, zou hun nieuwe elektrodenontwerp de productie van groene waterstof niet alleen goedkoper maken, maar ook schaalbaar genoeg voor industrieel gebruik.
Het probleem met elektrolyse
De meest veelbelovende route naar groene waterstof is water-elektrolyse: water wordt met behulp van elektriciteit gesplitst in waterstof en zuurstof. Mits de elektriciteit afkomstig is van zon of wind, is het een volledig CO2-vrije technologie.
Maar er is een struikelblok: de zuurstofontwikkelingsreactie (OER), het traagste en meest energieverslindende deel van het proces. Traditionele elektroden die deze reactie aansturen zijn vaak duur, inefficiënt of moeilijk op te schalen.
Een slimme nieuwe aanpak
Het team van professor Zhao Shenlong van het National Center for Nanoscience and Technology (Chinese Academy of Sciences) heeft dit knelpunt aangepakt met elektroden gebaseerd op metal-organic frameworks (MOF’s).
MOF’s zijn extreem poreuze materialen die op moleculair niveau ontworpen kunnen worden. Dat maakt ze ideaal om de waterstofproductie te versnellen en tegelijkertijd de kostprijs te drukken.
De onderzoekers introduceerden twee cruciale innovaties:
- Grootschalige productie van MOF-poeders met behulp van ultrageluid, tot op kilogramniveau – een voorwaarde voor industriële toepasbaarheid.
- Eenvoudige elektrodepositie bij kamertemperatuur, waarmee grote oppervlakken elektroden snel en goedkoop kunnen worden gemaakt.
Resultaten die tellen
De prestaties van de MOF-elektroden zijn indrukwekkend. In een alkalische elektrolyse-opstelling bereikten ze een energieverbruik van slechts 4,11 kWh per kubieke meter waterstof. Bovendien bleven de elektroden meer dan 5.000 uur stabiel functioneren – een belangrijke graadmeter voor commerciële betrouwbaarheid.
Een slimme truc speelde hierbij een grote rol: doping met cerium. Dit element veranderde de elektronische structuur van de actieve kobaltplekken in het MOF, waardoor de zuurstofreactie aanzienlijk werd versneld. Tegelijk zorgden de vervormde kristalroosters en enorme oppervlakte van het materiaal voor een betere doorstroming van water, gassen en elektrolyten.
Goedkopere waterstof
Misschien wel het meest opzienbarende resultaat: met deze technologie kan waterstof worden geproduceerd voor slechts 2,71 dollar per kilo. Dat brengt groene waterstof gevaarlijk dicht bij het prijsniveau van fossiele alternatieven.
De onderzoekers stellen dat dit niet alleen een wetenschappelijke doorbraak is, maar ook een serieuze stap richting commerciële haalbaarheid.
Wat betekent dit voor de energietransitie?
De ontwikkeling van goedkope, schaalbare elektrolysetechnologieën is cruciaal om groene waterstof wereldwijd in te zetten. Tot nu toe waren hoge kosten een van de grootste remmende factoren.
Als deze MOF-elektroden inderdaad grootschalig en betrouwbaar geproduceerd kunnen worden, zou dat de waterstofeconomie in een stroomversnelling kunnen brengen. Denk aan staalfabrieken die overstappen naar waterstof, scheep- en vrachttransport die diesel kunnen vervangen, en opslag van duurzame energie in de vorm van waterstof.
Kanttekening en vooruitblik
Hoewel de resultaten veelbelovend zijn, is er nog werk aan de winkel. De volgende stap is het aantonen dat de technologie ook op tientallen tot honderden megawatts schaal net zo efficiënt en stabiel blijft.
Maar één ding is duidelijk: waar waterstof jarenlang de belofte van de toekomst was, kan het dankzij dit soort innovaties sneller werkelijkheid worden dan gedacht.
