Volledig scherm
Tanken bij een waterstofstation in Helmond. © Jan de Laar/WaterstofNet

Onderzoek TU/e: in iedere wijk elektriciteit opslaan in waterstof

EINDHOVEN - Energie opslaan in waterstof kan twintig keer effectiever met behulp van een nieuw materiaal dat op de Technische Universiteit Eindhoven (TU/e) uitgebreid is onderzocht. Hierdoor wordt het volgens hoogleraar katalyse Emiel Hensen in de toekomst mogelijk per wijk overtollige energie op te slaan om te gebruiken als er minder aanbod is.

Volgens Hensen kan dankzij het nieuwe materiaal energieopslag in waterstof in een compact apparaat gebeuren. „Zo'n apparaat van koelkastformaat slaat energie van zonnepanelen op de daken in de wijk overdag op als waterstof. De gasleidingen vervoeren voortaan waterstof, en CV-ketels worden vervangen door een brandstofcel. Deze laatste zet het opgeslagen waterstof weer om naar elektriciteit. Zo maken we optimaal gebruik van de zon.”

Legering van nikkel en platina

De grote vooruitgang, waarbij de effectiviteit twintig keer zo hoog is als in bestaande systemen, is te danken aan een nieuw materiaal dat bij het winnen van waterstof uit zuiver water wordt gebruikt. Het tot nog toe veelgebruikte platina is behalve minder effectief schaars en duur. Onderzoekers van de TU/e hebben samen met Chinese, Singaporese en Japanse onderzoekers een alternatief ontwikkeld van een legering van nikkel en platina. Hensen denkt dat op termijn met deze nieuwe katalysator een apparaat op koelkastformaat kan worden gemaakt met een vermogen van ongeveer 10 megawatt. De resultaten zijn vrijdag gepubliceerd in het vakblad Science.

Vanwege hun lage energiedichtheid zijn batterijen niet geschikt om zeer grote hoeveelheden energie op te slaan. Waterstof gemaakt met elektrolyse is dat wel. Een dergelijk apparaat wint met (een overschot van) elektrische energie uit water waterstof, dat in een drukvat opgeslagen kan worden. Op een later tijdstip doet een brandstofcel het omgekeerde, waarbij het opgeslagen waterstof weer omgezet wordt in elektrische energie. Voor beide technologieën is de nieuwe katalysator nodig.

Activiteit materiaal voorspellen

Volgens Hensen hebben collega-onderzoekers uit China de goedkopere legering van platina en nikkel ontwikkeld. „Bij de TU/e hebben we de invloed van nikkel op de meest belangrijke reactiestappen onderzocht. Hiervoor ontwikkelden we een computermodel gebaseerd op beelden van een elektronenmicroscoop. Zo konden we de activiteit van de nieuwe legering voorspellen, en konden we begrijpen waarom deze nieuwe katalysator twintig keer zo effectief is.”

Het resultaat hebben de onderzoekers ook teruggevonden in experimentele tests in een brandstofcel. „Een belangrijk kritiekpunt op veel fundamenteel werk is dat het zijn ding in het lab doet, maar als iemand het in een echt apparaat stopt dan werkt het vaak niet. Wij hebben laten zien dat het écht werkt.” Een katalysator moet zó stabiel zijn, dat deze jarenlang in een waterstofauto of woonhuis kan blijven werken. De onderzoekers hebben de katalysator daarom 50.000 ‘ronden’ getest in de brandstofcel, en zagen daarbij een te verwaarlozen afname in activiteit.

Brandstofcellen in ziekenhuizen

De mogelijkheden voor de nieuwe katalysator zijn legio, zo meldt TU/e. Zo worden brandstofcellen gebruikt in waterstofauto’s, maar ook sommige ziekenhuizen hebben nu al noodaggregaten met brandstofcellen die op waterstof werken. Ook kan de technologie gebruikt worden bij windmolenparken op zee of misschien zelfs naast elke windmolen. Vervoer van waterstof is namelijk veel goedkoper dan vervoer van elektriciteit.

Maar daarvoor moet het systeem nog wel flink worden doorontwikkeld. Hensen is samen met andere onderzoekers en industriële partners uit Brabant betrokken bij het opstarten van het energie-instituut van de TU/e. 

Volledig scherm
Emiel Hensen, hoogleraar en decaan faculteit Scheikundige Technologie. © TUe/Bart van Overbeeke