DIFFER ontwikkelt nieuwe methode voor efficiënte productie groene waterstof

Groene waterstof, geproduceerd via watersplitsing, biedt een veelbelovende route voor zowel energieomzetting als energieopslag. Bij dit proces wordt water geoxideerd om zuurstof vrij te maken en gereduceerd om waterstof te produceren.

Overgangsmetalen
Het tweejarige ECATSURF-project van Sarkar, dat deze maand van start gaat, richt zich op het ontwikkelen van efficiënte en kosteneffectieve elektrokatalysatoren gebaseerd op overgangsmetalen. Deze materialen bevatten elementen zoals kobalt, ijzer, nikkel en molybdeen.

‘Wanneer water wordt gesplitst, ontstaat er in het ene deel van het proces zuurstof en in het andere deel waterstof’, legt Sarkar uit. ‘Om dit efficiënt te laten verlopen, moeten beide reacties snel plaatsvinden. In veel gevallen verloopt de stap waarbij zuurstof wordt geproduceerd echter langzamer en uitdagender. Dit is het gebied waar mijn project een meerwaarde zal bieden: door zeer efficiënte materialen te ontwikkelen om water om te zetten in zuurstof en waterstof en ook de reactie in real time te volgen.’

Innovatieve techniek
Een belangrijk aspect van het project is het gebruik van geavanceerde depositiemethoden, waaronder de nieuwe pulsed laser deposition-faciliteit bij DIFFER. Deze technologie stelt Sarkar in staat om de precursor voor de overgangsmetaalkatalysator te ontwikkelen met ongekende precisie.

Het onderzoek combineert materiaalchemie, dunnefilmdepositie, elektrochemie en geavanceerde operando-spectroscopie. Deze laatste techniek is essentieel voor het in real time bestuderen van de katalytische reacties, waardoor direct inzicht ontstaat in de effectiviteit van verschillende katalysatormaterialen.

Internationale samenwerking
De uitdaging bij watersplitsing ligt vooral bij de zuurstofvorming. Deze oxidatiereactie vereist meer energie dan de waterstofvorming en vormt daarmee een bottleneck voor efficiënte groene waterstofproductie. Door katalysatoren te optimaliseren voor juist dit deel van het proces, streeft Sarkar naar een significante verbetering van het totaalrendement.

ECATSURF – voluit ‘Advancing electrocatalytic performance through tailored surface reconstruction’ – is opgezet als samenwerkingsverband tussen meerdere Europese onderzoeksinstituten. Naast DIFFER in Nederland zijn ook 3 Duitse onderzoeksgroepen betrokken.