211service.com
Een betere manier om waterstof uit water te halen
Een experimentele benadering van het splitsen van water zou kunnen leiden tot een relatief goedkope en schone methode voor grootschalige waterstofproductie waarvoor geen fossiele brandstoffen nodig zijn. Het proces splitst water in waterstof en zuurstof met behulp van warmte en katalysatoren gemaakt van goedkope materialen.
Mark E. Davis
Warmtegestuurde watersplitsing is een alternatief voor elektrolyse, dat duur is en veel elektriciteit vereist. De nieuwe benadering, ontwikkeld door Caltech, hoogleraar scheikunde, Mark Davis, vermijdt de belangrijkste problemen met eerdere door warmte aangedreven methoden voor het splitsen van water. Het werkt bij relatief lage temperaturen en produceert geen giftige of bijtende tussenproducten.
Bijna alle waterstof die nu wordt gebruikt in industriële processen, zoals het maken van benzine, is afkomstig van het reformen van aardgas. Als autofabrikanten grote aantallen waterstof-brandstofcelvoertuigen gaan verkopen, zoals ze zeiden dat ze van plan zijn uiteindelijk te doen, zal de waterstof daarvoor waarschijnlijk ook uit aardgas komen, tenzij processen zoals die bij Caltech worden gecommercialiseerd.
De basisbenadering bij het splitsen van water bij hoge temperatuur is om een geoxideerd metaal op te warmen om zuurstof te verdrijven en vervolgens water toe te voegen. In het geval van Davis is het uitgangsmateriaal mangaanoxide en de reacties worden vergemakkelijkt door natriumionen erin en eruit te brengen. Zonder het natrium zouden de temperaturen ruim boven de 1000 °C stijgen, zegt Davis. Daarmee werken de reacties bij temperaturen van 850 °C of lager.
De technologie is waarschijnlijk nog lang niet gecommercialiseerd. Het vereist nog steeds behoorlijk hoge temperaturen, bijvoorbeeld een paar honderd graden hoger dan die worden gebruikt om stoomturbines in kolen- en kerncentrales aan te drijven. Om die temperaturen te produceren zonder fossiele brandstoffen, zou waarschijnlijk een van de twee technologieën nodig zijn, die momenteel geen van beide commercieel worden gebruikt: kernreactoren met hoge temperatuur of thermische zonne-installaties met hoge concentratie die ringen van spiegels gebruiken om het zonlicht intenser te concentreren dan tegenwoordig in thermische zonne-energiecentrales.
De Caltech-aanpak zou ook moeten worden getest om ervoor te zorgen dat de watersplitsingscyclus herhaaldelijk kan worden uitgevoerd. Tot nu toe hebben de onderzoekers aangetoond dat dezelfde materialen vijf keer kunnen worden hergebruikt, maar als je een van deze dingen echt zou laten werken, zou je het duizenden cycli moeten gebruiken, zegt Davis. Hij zegt dat dergelijke tests buiten het bereik van zijn laboratorium vallen. We voelen ons goed over het potentieel voor veel cycli op deze, maar totdat je het doet, weet je het niet, zegt hij. Het enige wat we hier deden is bewijzen dat de chemie zou kunnen werken.
Ook zou het tempo van de waterstofproductie moeten worden opgevoerd, bijvoorbeeld door over te stappen op materialen met een groter oppervlak. En Davis hoopt de benodigde temperaturen nog verder te verlagen. Het doel is om met dit of een soortgelijk proces gebruik te maken van restwarmte bij staalfabrieken en elektriciteitscentrales. Dit is een goed begin, maar hoe lager we gaan, hoe beter, zegt hij.