Onderzoekers die gebruik maken van de Advanced Photon Source, onderdeel de Amerikaanse Department of Energy Office, hebben nieuwe manieren gevonden om een katalysator te ontwerpen waarmee het productieproces van groene waterstof aanzienlijk kan worden verbeterd.
Scheikundig onderzoek
Tijdens het chemische proces kunnen de structuren van katalysatoren worden aangetast en omkeerbaar of onomkeerbaar worden veranderd, vertelt Zhenxing Feng, chemisch engineering professor van de Oregon State University. Als deze veranderingen onomkeerbaar zijn, werd veronderstelt dat de werking van de katalysator afnam.
Bij de studie van Feng, Ph.D. student Maoyu Wang en medewerkers werden de onomkeerbare structuren onderzocht. De oppervlaktestructuur werd op atoomschaal gemanipuleerd om een optimale katalysator te ontwikkelen. De nieuwe katalysator, gebaseerd op amorf iridiumhydroxide, is 150 keer zo efficiënt als de originele structuur, en driemaal efficiënter dan de gebruikelijke commerciële katalysator. “We hebben tenminste twee groepen materialen gevonden die significant beter katalyseren bij het maakproces van waterstof”, vertelt Feng. “Dit kan helpen bij het produceren van waterstof voor $2 per kilo, en op den duur zelfs voor $1 per kilo.”
Financiële winst
Momenteel kost de productie van 1 kilo schone waterstof $5. De Department of Energie heeft als doel om de kosten van schone waterstof met 80% te laten dalen, tot $1 per kilo in een decennium.
Belang van katalysator
Het splitsen van water in waterstof in en zuurstof is een vrij inefficiënt proces, door de hoge overspanning in het proces, vertelt Feng. Het proces kost dan meer energie dan het op thermodynamische theorie gebaseerd zou moeten kosten. Er komt dan onnodig meer warmte vrij. Katalysatoren zijn hierin onmisbaar: deze verlagen de overspanning, en dus de totale kosten voor de productie van waterstof.
