Waterstofaangedreven auto's kunnen binnenkort meer dan alleen een nieuwigheid worden nadat een door de UNSW geleid team van wetenschappers een veel goedkopere en duurzame manier heeft aangetoond om de waterstof te maken die nodig is om ze van stroom te voorzien.

In onderzoek gepubliceerd in Natuurcommunicatie onlangs, wetenschappers van UNSW Sydney, Griffith University en Swinburne University of Technology hebben aangetoond dat het opvangen van waterstof door het te splitsen van zuurstof in water kan worden bereikt door goedkope metalen zoals ijzer en nikkel als katalysatoren te gebruiken, die deze chemische reactie versnellen terwijl er minder energie nodig is.

IJzer en nikkel, die in overvloed op aarde te vinden zijn, edelmetalen ruthenium zou vervangen, platina en iridium die tot nu toe worden beschouwd als referentiekatalysatoren in het 'water-splitting'-proces.

Professor Chuan Zhao van de UNSW School of Chemistry zegt over watersplitsing:twee elektroden brengen een elektrische lading aan op water waardoor waterstof uit zuurstof kan worden gesplitst en als energie in een brandstofcel kan worden gebruikt.

"Wat we doen is de elektroden bedekken met onze katalysator om het energieverbruik te verminderen, "zegt hij. "Op deze katalysator bevindt zich een minuscuul grensvlak op nanoschaal waar het ijzer en nikkel elkaar op atomair niveau ontmoeten, die een actieve plaats wordt voor het splitsen van water. Hier kan waterstof worden afgesplitst van zuurstof en als brandstof worden opgevangen, en de zuurstof kan als milieuvriendelijk afval vrijkomen."

in 2015, Het team van prof. Zhao vond een nikkel-ijzerelektrode uit voor het genereren van zuurstof met een recordhoge efficiëntie. Echter, Prof Zhao zegt dat op hun eigen, ijzer en nikkel zijn geen goede katalysatoren voor waterstofopwekking, maar waar ze samenkomen op nanoschaal is 'waar de magie gebeurt'.

"De interface op nanoschaal verandert de eigenschappen van deze materialen fundamenteel, " zegt hij. "Onze resultaten tonen aan dat de nikkel-ijzerkatalysator net zo actief kan zijn als de platina voor waterstofgeneratie.

"Een bijkomend voordeel is dat onze nikkel-ijzerelektrode zowel de waterstof- als de zuurstofopwekking kan katalyseren, dus we kunnen niet alleen de productiekosten verlagen door gebruik te maken van aarde-overvloedige elementen, maar ook de kosten van het vervaardigen van één katalysator in plaats van twee."

Een snelle blik op de huidige metaalprijzen laat zien waarom dit de gamechanger zou kunnen zijn die nodig is om de overgang naar de zogenaamde waterstofeconomie te versnellen. IJzer en nikkel kosten $ 0,13 en $ 19,65 per kilogram. Daarentegen, ruthenium, platina en iridium zijn geprijsd op $ 11,77, $ 42,13 en $ 69,58 per gram, met andere woorden, duizenden keren duurder.

"Op dit moment in onze fossiele brandstofeconomie, we hebben deze enorme stimulans om over te stappen op een waterstofeconomie, zodat we waterstof kunnen gebruiken als schone energiedrager die overvloedig aanwezig is op aarde, " zegt prof Zhao.

"We hebben het al eeuwen over de waterstofeconomie, maar deze keer lijkt het alsof het echt gaat komen."

Prof Zhao zegt dat als de watersplitsingstechnologie verder wordt ontwikkeld, er zouden op een dag waterstoftankstations kunnen zijn, net zoals benzinestations vandaag de dag, waar je je waterstof-brandstofcelauto kunt vullen met waterstofgas dat wordt geproduceerd door deze watersplitsingsreactie. Het tanken kan in enkele minuten worden gedaan, vergeleken met uren in het geval van elektrische auto's op lithiumbatterijen.

"We hopen dat ons onderzoek door stations als deze kan worden gebruikt om hun eigen waterstof te maken met behulp van duurzame bronnen zoals water, zonne-energie en deze lage kosten, maar efficiënt, katalysatoren."