Een nieuwe katalysator van het Spaanse IMDEA Materials Institute levert dezelfde prestaties in een brandstofcel, maar met 75 procent minder platina. Omdat platina veruit het duurste onderdeel is, verlaagt die besparing de productiekosten van waterstoftechnologie flink. De onderzoekers bereikten dat door de katalysator licht mechanisch samen te drukken, waardoor de atomaire structuur verandert en de zuurstofreductie bijna even efficiënt verloopt als bij zuiver platina.
Waarom platina de brandstofcel duur maakt
De brandstofcel wekt stroom op uit waterstof en zuurstof en vervult een rol in de energietransitie. Het traagste onderdeel is de zuurstofreductie, die water als restproduct oplevert. Om die reactie te versnellen leunt vrijwel elke brandstofcel op platina, dat hoge activiteit combineert met stabiliteit. Juist dat platina drijft de kosten op. Wie het metaal terugbrengt zonder rendementsverlies, maakt de brandstofcel betaalbaarder voor bredere toepassing.
Samendrukken verandert de atoomstructuur
Het team van IMDEA gebruikte een koper-platinalegering (Cu3Pt) op een vormvast nikkel-titaan substraat. Door de laag met minder dan 1 procent samen te drukken veranderde de elektronische structuur van de katalysator. In tests haalde de samengedrukte katalysator 855 millivolt bij een stroomdichtheid van 1 mA/cm2, vrijwel gelijk aan de 856 millivolt van zuiver platina in een zure omgeving. Het uitrekken van de legering met 0,80 procent liet de prestaties juist dalen. Het elektrochemische proces loste bovendien selectief koper op, waardoor een platinarijke laag van enkele nanometers ontstond. Die dunne laag verklaart waarom de brandstofcel efficiënt blijft met veel minder edelmetaal.
Van laboratorium naar industriële schaal
Voor de industrie telt vooral of de aanpak buiten het lab standhoudt. De onderzoekers waarschuwen dat het samendruk-effect stabiel moet blijven tijdens langdurig gebruik en dat productie op grote schaal betaalbaar moet zijn. Pas dan wordt de brandstofcel een reëel alternatief voor bestaande oplossingen. Toch past het resultaat in een bredere beweging, want de kloof in prijsniveau tussen groene waterstof en aardgas slinkt, en goedkopere katalysatoren maken de hele keten aantrekelijker. Meer achtergrond over hoe waterstof werkt en de rol ervan in de energietransitie staat bij de Rijksdienst voor Ondernemend Nederland. Voor productieleiders betekent minder platina simpelweg een lagere kostprijs per brandstofcel.
Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op het nieuwsplatform IndustrieVandaag
