Nieuwe materiaalcombinatie maakt waterstofproductie efficiënter
Voor veel industriële chemische processen is waterstof een onmisbare grondstof. Op dit moment wordt deze waterstof nog grotendeels geproduceerd uit fossiele bronnen. Een Protonic Ceramic Electrolyser Cell (PCEC) biedt een alternatief door water om te zetten in waterstof bij temperaturen die goed aansluiten op verschillende industriële processen. Onderzoekers van de Rijksuniversiteit Groningen hebben onlangs aangetoond dat een zorgvuldige combinatie van materialen in zo’n PCEC de waterstofproductie kan verdubbelen, zonder dat daarvoor meer energie nodig is.
De onderzoeksresultaten verschenen op 14 oktober 2026 in het wetenschappelijke tijdschrift Energy and Environmental Science.
Waterstof produceren uit water is op zichzelf geen nieuw proces. Door elektriciteit door water te leiden, kan het watermolecuul (H₂O) worden gesplitst in waterstof (H₂) en zuurstof (O₂). Bij een PCEC wordt hiervoor waterdamp gebruikt. Hoewel het proces verhitting vereist, kan het hierdoor in totaal minder energie kosten. Tijdens de reactie wordt de waterdamp gesplitst, waarbij zuurstof en positief geladen waterstofionen (H⁺) ontstaan. Deze ionen bewegen door een membraan van keramisch materiaal. Het membraan laat alleen de kleine waterstofionen door, terwijl andere deeltjes worden tegengehouden. Aan de andere kant van het membraan nemen de ionen elektronen op en vormen ze opnieuw waterstofgas (H₂). Zo blijven de verschillende stoffen van elkaar gescheiden.
Een belangrijke uitdaging bij de verdere ontwikkeling van PCEC’s is om de splitsing van waterdamp zo energiezuinig mogelijk te laten verlopen. Daarbij moet de benodigde hoeveelheid energie om de waterstofionen door het membraan te transporteren zo laag mogelijk blijven. Vassilis Kyriakou en zijn onderzoeksteam ontwikkelden hiervoor een nieuw nanotechnologisch materiaal aan de kant waar de waterdamp wordt aangevoerd. In combinatie met het juiste membraanmateriaal stimuleert dit de splitsing van waterdamp. Volgens Kyriakou ontdekten de onderzoekers daarbij een bijzondere wisselwerking tussen de materialen. ‘We kwamen erachter dat er tussen de verschillende materialen een synergie kan ontstaan die eerder over het hoofd was gezien’, vertelt hij.
Links zien we de ‘sandwich’ van materialen in een PCEC met in het midden het keramische membraan waardoorheen de waterstof zonder elektron beweegt. Rechts het nieuwe materiaal dat de onderzoekers ontwikkelden met nanotechniek, op twee verschillende schalen. | Beeld Vassilis Kyriakou / RUG
Door de materialen op de juiste manier te combineren, wisten de onderzoekers de waterstofproductie te verdubbelen ten opzichte van eerdere PCEC-systemen. Bovendien bleef het systeem gedurende minimaal vijfhonderd uur stabiel functioneren. De ontdekking kwam voor het onderzoeksteam enigszins onverwacht. ‘Ons onderzoek begon anders, maar toen we de eerste resultaten zagen, zijn we deze richting ingeslagen. Dat voelde een beetje alsof we in een konijnenhol vielen, maar aan het einde van de tunnel bleek een wonderland te zijn’, aldus Kyriakou.
We gebruiken cookies om ervoor te zorgen dat onze site zo soepel mogelijk draait. Als je doorgaat met het gebruiken van deze site, gaan we ervan uit dat je ermee instemt.
