Een vinding van het Faraday Lab, onderdeel van TNO, brengt grootschalige productie van groene waterstof een grote stap dichterbij. Onderzoekers hebben een technologische doorbraak bereikt waardoor 200 keer minder iridium nodig is voor elektrolysers die groene waterstof produceren. Iridium is een schaars materiaal dat onmisbaar is in elektrolysers die werken met de veel gebruikte PEM (Proton Exchange Membrane)-technologie.
Onderzoekers van TNO zijn er als eerste in geslaagd een methode te ontwikkelen waarmee 200 keer minder iridium nodig is waarbij nu al een performance van 25% – 46% van de huidige generatie elektrolysers behaald kan worden. Op dit procedé is patent aangevraagd.
‘De voorziene groei van groene waterstof van 300 megawatt in 2020 naar tientallen gigawatt in 2030, heeft een keerzijde’, zegt TNO-expert Lennart van der Burg. “Het betekent een evenredig groeiende behoefte aan het schaarse iridium voor de te bouwen elektrolysers. Uit eerder onderzoek van TNO blijkt dat de opschaling van elektrolyse in gevaar komt vanwege de zeer beperkte beschikbaarheid van schaarse materialen, met name Iridium en Platinum. Over tien jaar zou de vraag naar iridium de beschikbare hoeveelheid ver overtreffen. Bovendien zijn we voor de levering afhankelijk van slechts een handjevol landen, met alle risico’s van dien.”
“Het feit dat we het benodigde iridium met een factor 200 reduceren en daarbij nu al op gemiddeld een derde van de performance van de huidige elektrolysers zitten, is een technologische doorbraak,” zegt Van der Burg.
Onderzoekers van TNO gespecialiseerd in elektrolyse, werkten in het Faraday Lab in Petten, samen met collega’s van Holst Centre in Eindhoven. TNO ontwikkelde hier eerder de technologie spatial Atomic Layer Deposition (sALD), een methode om extreem dunne lagen functionele materialen op grote oppervlakken aan te brengen. Die was bedoeld om een nieuwe generatie displays voor tv’s, tablets en smartphones te ontwikkelen. Het onderzoeksteam heeft de technologie nu ook toepasbaar gemaakt voor elektrolysers.
Binnen het samenwerkingsverband Voltachem werkt TNO met een groep industriële partners aan praktische toepassing van de nieuwe methode. Die moet hiervoor eerst worden opgeschaald op pilot schaal om de werking in praktijkomstandigheden aan te tonen.
‘We zijn er dus nog niet’, waarschuwt Van der Burg. ‘In het lab aantonen dat de technologie werkt is mooi, maar doorontwikkeling is nodig om de levensduur en efficiency te verbeteren en het op schaal te kunnen produceren. Eerder riepen we samen met een aantal Europese onderzoeksinstellingen op om bij grote pilotprojecten ook eisen te stellen aan het gebruik van schaarse materialen. Dan zou in dat jaar, volgens de huidige doelstellingen, een elektrolysecapaciteit van 40 GW in Europa moeten staan, hopelijk dan met een veel lager beroep op schaarse materialen.”
