Zoektocht naar goedkope metalen die helpen duurzame energie op te slaan
Het opslaan van energie is een van de grootste uitdagingen in de energietransitie. Waterstof biedt een uitkomst. Scheikundige Daan den Boer onderzoekt hoe de chemische reactie die nodig is om energie in waterstof op te slaan efficiënt en goedkoop kan verlopen.
Nederland wil in 2050 bijna alle energie uit duurzame bronnen halen, bijvoorbeeld uit de zon en wind. Als het veel waait of erg zonnig is, kan er een overschot aan elektriciteit ontstaan. De opgewekte stroom past dan niet meer op het elektriciteitsnet en moet ergens worden opgeslagen. Dan kan het op momenten met weinig zon of wind weer worden ingezet. Waterstof wordt gezien als een potentiële oplossing bij de opslag van het overschot aan energie. Dit chemisch element kan namelijk erg veel energie opslaan, en de opslag van energie hierin is goedkoper en makkelijker dan in accu’s.
Waterstof efficiënt en goedkoop opslaan
Om het overschot aan energie op te kunnen slaan wordt water gesplitst in zuurstof en waterstof door middel van elektriciteit. Dit proces wordt elektrolyse genoemd. De waterstof kan vervolgens worden opgeslagen in lege aardgasvelden of zoutcavernes. Bij de verbranding van waterstof komt de energie weer vrij samen met alleen water als bijproduct. Er komen dus geen broeikasgassen bij vrij.
Om de chemische reacties die hiervoor nodig zijn te versnellen zijn katalysatoren, gemaakt van metalen, nodig. Den Boer doet onderzoek naar een katalysator die kan helpen waterstof zo efficiënt en goedkoop mogelijk te produceren. ‘Het knelpunt van het elektrolyseproces zit vooral in de omzetting van water naar zuurstof. Dit is een complexe reactie, waardoor het niet gemakkelijk is een geschikte katalysator te vinden.’
Steeds weer nieuwe limitaties
Op dit moment zijn de meeste katalysatoren voor de omzetting van water naar zuurstof gebaseerd op iridium. ‘Dat is een van de duurste metalen ter wereld, want het is erg schaars’, legt Den Boer uit. ‘Ik onderzoek of we in plaats van dit dure metaal ook goedkopere metalen zoals koper, nikkel of kobalt kunnen gebruiken.’
In het lab bekijkt hij, simpel gezegd, wat er gebeurt als hij stroom door verschillende katalysatoren laat lopen. ‘Ook onderzoek ik hoe de reactie verloopt, waarom een reactie werkt met behulp van bepaalde metalen en of we die kunnen verbeteren. Het is fundamenteel onderzoek, waarin je steeds nieuwe limitaties tegenkomt. Dit onderzoek gaat dan ook nog jaren duren. Wat we onderzoeken wordt misschien pas over dertig jaar relevant in de praktijk.’
Daan den Boer promoveert op 1 december.
Tekst: Dagmar Aarts
Foto: Unsplash