Dankzij een vondst van de TU Eindhoven is er mogelijk minder van het zeldzame, dure metaal platina nodig in brandstofcellen. Dat maakt de waterstofauto’s of -batterijen duurzamer en goedkoper. 

Vandaag verschijnt het onderzoek van de TU/e in het tijdschrift Science. Hoogleraar Emiel Hensen bouwde een nieuwe nanokooi, een piepkleine constructie van atomen die een omhulsel vormen. Deze nanokooi is gemaakt van een combinatie van platina- en nikkeldeeltjes. Door de speciale vorm van de nanokooi is er veel meer contactoppervlak, waardoor het waterstof sneller en beter reageert. De activiteit is zelfs 14 tot 17 keer groter dan bij de katalysatoren van platina en koper die nu in brandstofcellen zitten. 

 

Minder platina nodig

Meer activiteit betekent dat je minder nodig hebt van een katalysator. Daardoor bespaar je op het gebruik van platina, een zeldzaam edelmetaal dat vrij kostbaar is. Bijkomend voordeel is dat deze nanokooien lang meegaan. Na 50.000 keer gebruik in een brandstofcel zagen de onderzoekers nauwelijks verval. 

Het ontstaan van de nanokooien van platina en nikkel. De bolletjes worden voorzien van spleten waar waterstofgas doorheen kan. 

Hensen werkte samen met onderzoekers uit China, Singapore en Japan. Zelf deed hij vooral de theoretische berekeningen. Nanokooien hebben een ingewikkelde vorm, waardoor het moeilijk is om te bedenken hoe waterstof reageert met de katalysator. Hensen simuleerde op een computer de werking van de katalysator. Andere onderzoekers bouwden de nanokooien daadwerkelijk in in een brandstofcel en deden praktijktests. 

De resultaten zijn veelbelovend voor een nieuwe generatie waterstoftechnologie. ‘Ik hoop dat we dankzij deze techniek in elke wijk een elektrolyzer, die met elektriciteit waterstof produceert, kunnen neerzetten. Dan kan een wijk duurzaam opgewekte stroom eenvoudig opslaan in de vorm van waterstof’, vertelt Hensen in een persbericht. 

 

Waterstofauto

Meerdere partijen proberen van het dure platina af te komen in brandstofcellen. Eerder dit jaar kondigde Bosch al aan dat het werkt aan brandstofcellen die tien keer minder platina gebruiken dan de huidige brandstofcellen. De nieuwe cellen moeten in 2022 klaar zijn. En Toyota, dat met de Mirai een van de weinige verkrijgbare waterstofauto’s heeft, probeert de katalysatoren ook te verbeteren. In hun nieuwe auto’s is nog meer een derde van de huidige hoeveelheid platina nodig. 

De nanokooitjes onder een microscoop

Hensen: ‘Veel fundamenteel onderzoek naar katalysatoren werkt alleen in het lab, en wordt nooit in het echt getest. Wij hebben deze nieuwe katalysator wel met een echte brandstofcel getest en zien dat het werkt.’ 

Openingsbeeld: Michael Kramer

Overig beeld: Science