Een nieuwe methode om waterstof op een efficiëntere manier uit water te winnen, zou de afvang van hernieuwbare energie in de vorm van duurzame brandstof kunnen ondersteunen, wetenschappers zeggen.

In een nieuwe krant vandaag gepubliceerd in het tijdschrift Natuurcommunicatie , onderzoekers van universiteiten in het VK, Portugal, Duitsland en Hongarije beschrijven hoe pulserende elektrische stroom door een gelaagde katalysator hen in staat heeft gesteld om bijna de hoeveelheid waterstof te verdubbelen die wordt geproduceerd per millivolt elektriciteit die tijdens het proces wordt gebruikt.

elektrolyse, een proces dat waarschijnlijk bekend is bij iedereen die scheikunde heeft gestudeerd op de middelbare school, gebruikt elektrische stroom om de bindingen tussen de waterstof- en zuurstofatomen van water te splitsen, waterstof en zuurstofgas vrijgeven. Als de elektrische stroom voor het elektrolyseproces wordt opgewekt met hernieuwbare middelen zoals wind- of zonne-energie, het hele proces geeft geen extra koolstof vrij in de atmosfeer, geen bijdrage leveren aan klimaatverandering. Waterstofgas kan dan worden gebruikt als emissievrije brandstofbron in sommige vormen van vervoer, zoals bussen en auto's of voor het verwarmen van huizen.

Het onderzoek van het team was gericht op het vinden van een efficiëntere manier om waterstof te produceren door middel van de elektrokatalytische watersplitsingsreactie. Ze ontdekten dat elektroden bedekt met een molybedeentelluride-katalysator een toename vertoonden in de hoeveelheid waterstofgas die tijdens de elektrolyse werd geproduceerd wanneer een specifiek patroon van hoge stroompulsen werd toegepast. Door de stroompulsen door de zure elektrolyt te optimaliseren, ze zouden de hoeveelheid energie die nodig is om een ​​bepaalde hoeveelheid waterstof te maken met bijna 50% kunnen verminderen.

Dr. Alexey Ganin, van de School of Chemistry van de Universiteit van Glasgow, leidde het onderzoeksteam. Dr. Ganin zei:"Momenteel voorziet het VK in ongeveer een derde van zijn energieproductiebehoeften via hernieuwbare bronnen, en in Schotland is dat cijfer ongeveer 80%.

"Experts voorspellen dat we binnenkort een punt zullen bereiken waarop we meer hernieuwbare elektriciteit zullen produceren dan ons verbruik vereist. zoals het er nu uitziet, moet het teveel aan opgewekte energie worden gebruikt zoals het wordt geproduceerd, anders gaat het verloren. Het is van vitaal belang dat we een robuuste reeks methoden ontwikkelen om de energie op te slaan voor later gebruik.

"Batterijen zijn een manier om dat te doen, maar waterstof is een veelbelovend alternatief. Ons onderzoek geeft een belangrijk nieuw inzicht in het effectiever en zuiniger produceren van waterstof uit elektrolyse, en we willen deze veelbelovende onderzoeksroute graag voortzetten."

Aangezien het niveau van katalytische verbetering wordt geregeld door elektrische stromen, recente ontwikkelingen op het gebied van machinaal leren kunnen worden gebruikt om de juiste volgorde van toegepaste stromen te verfijnen om de maximale output te bereiken. De volgende fase voor het team is de ontwikkeling van een kunstmatige-intelligentieprotocol om menselijke input te vervangen bij het zoeken naar de meest effectieve elektronische structuren die worden gebruikt in vergelijkbare katalytische processen.

De krant, getiteld "De snelle elektrochemische activering van MoTe2 voor de waterstofevolutiereactie, " is gepubliceerd in Nature Communications.