Een materiaal waar 3M al tientallen jaren aan werkt, zou de sleutel kunnen zijn tot het ontsluiten van een kosteneffectieve productie van groene waterstof, een veelbelovende maar dure hernieuwbare brandstofbron.

Het product - door 3M nanogestructureerde ondersteunde iridiumkatalysatorpoeder - werd vorige maand onthuld tijdens Climate Week NYC. Het poeder wordt gebruikt bij het scheiden van waterstofmoleculen uit water met hernieuwbare elektriciteit, een proces dat bekend staat als elektrolyse.

Elke 10 gram van het spul kan helpen bij het maken van 10 ton waterstof en voorkomt 100 ton koolstofemissies, zei 3M senior onderzoeker Andy Steinbach. Het vermindert ook de hoeveelheid iridium - een zeldzaam en duur metaal dat wordt verhandeld voor $ 4.000 per ounce - die nodig is voor het elektrolyseproces.

"Er is veel behoefte om de kosten van deze systemen te verlagen en we denken dat we een echt goede oplossing hebben gevonden", zei Steinbach. "Het is niet alleen een kans voor 3M, maar belangrijker nog om de klimaatverandering aan te pakken."

Groene waterstof wordt zo genoemd omdat het is gemaakt met hernieuwbare energie en geen koolstof uitstoot bij verbranding als brandstof, maar het is erg duur om op deze manier te produceren en is als zodanig frustrerend buiten bereik gebleven.

"Groene waterstof heeft al deze belofte, maar het is niet op schaal gekomen", zegt Brian Ross, vice-president voor hernieuwbare energie bij het Great Plains Institute. "Veranderingen in prikkels en beleid... zorgen voor een duurzamere businesscase."

Het Amerikaanse ministerie van Energie heeft als doel de productiekosten voor groene waterstof tegen het einde van het decennium terug te brengen tot $ 1 per kilogram - een reductie van ten minste 80% - waardoor het net zo duur of zelfs goedkoper zou zijn dan conventioneel geproduceerde waterstof. De onlangs aangenomen Inflation Reduction Act heeft een belastingvermindering van $ 3 per kilogram die naar verwachting de productie van groene waterstof een vliegende start zal geven.

"Het werkte met zonne- en windenergie", zei Ross over overheidsstimulansen voor schone energie. "We zullen op de markt zien hoe verschillende technologieën uitpakken."

Het katalysatorpoeder van 3M bevindt zich nog in de vroege stadia van commercialisering en het in Minnesota gevestigde bedrijf werkt samen met het Department of Energy om het op de markt te brengen. Wereldwijd zal groene waterstof naar verwachting vertienvoudigen tot een industrie van $ 4,3 miljard in 2026 naarmate producenten opschalen.

"Er is veel momentum in deze markt", zegt Tim Yamaya, een zakelijke ondernemer bij 3M Ventures. "We kunnen een aantal van die pijnpunten die schaal voorkomen oplossen en het hier in de VS produceren."

De meeste waterstof die tegenwoordig wordt gebruikt, is gemaakt van aardgas ("grijze" waterstof), waardoor de positieve milieukenmerken ervan afnemen. "Blauwe" waterstof probeert koolstofemissies op te vangen wanneer het wordt gemaakt van aardgas.

CenterPoint Energy en Xcel Energy, de grootste aardgasleveranciers van Minnesota, hebben proefprojecten voor groene waterstof gelanceerd die het gas naast aardgas in bestaande pijpleidingen stoppen, hoewel de bestaande infrastructuur en apparaten een omschakeling naar 100% waterstof niet aankunnen.

"Deze hoogwaardige en beperkte brandstof moet echt worden gecombineerd met die 10-15% van de economie die anders heel moeilijk te decarboniseren zou zijn", zegt Margaret Cherne-Hendrick, senior lead voor innovatie en impact bij Fresh Energy.

Die toepassingen omvatten energie-intensieve industrieën zoals staalproductie, ammoniakproductie voor kunstmest en transport, of zelfs voor de raffinage van fossiele brandstoffen zelf, waar het grootste deel van industriële waterstof wordt gebruikt.

Het Internationaal Energie Agentschap schat dat ambitieuze adoptie tegen 2030 het gebruik van 14 miljard kubieke meter aardgas per jaar en 360.000 vaten olie per dag zou kunnen elimineren.

"We moeten heel voorzichtig zijn met het koppelen van groene waterstof aan eindgebruik in de hele economie, en waar mogelijk moeten we productie samen met consumptie plaatsen", zei Cherne-Hendrick. "Het is nog steeds arbeidsintensief, met een hoge behoefte aan water en elektriciteit."

Vorig jaar was de eerste demonstratie van staal geproduceerd met groene waterstof, en onlangs is er een vloot treinen op waterstofcellen in gebruik genomen in Duitsland.

"Als iemand die al heel lang in deze ruimte zit, is het bemoedigend om het momentum te zien", zei Steinbach.

De worteluitvinding achter het katalysatorpoeder kwam van het werk van een 3M-wetenschapper in de jaren tachtig, zei Steinbach, en ongeveer tien jaar geleden werd het gebruik ervan in elektrolyse ontdekt.

Als het poeder kan helpen de elektrolysekosten substantieel te verlagen, kan groene waterstof zijn klim voortzetten.

"Kosten zijn een van de belangrijkste barrières", zei Steinbach. "We zien veel vooruitgang geboekt in de richting van die barrière." + Verder verkennen

Groene waterstof klinkt als een overwinning voor ontwikkelingslanden. Maar kosten en transport zijn problemen

©2022 StarTribune. Gedistribueerd door Tribune Content Agency, LLC.