Snellere electrolyse door vergroting van het reactie oppervlakte

De Amerikaanse Duke University heeft een manier ontwikkeld om de elektrolyse van water aanzienlijk te versnellen. De gevonden oplossing is simpel maar doeltreffend: verhoog het reactieoppervlakte.

De doorbraak van groene waterstof als bijvoorbeeld opslag voor groene stroom verloopt nog niet heel voorspoedig. Een van de redenen hiervoor is dat de investering kosten voor een electrolyser nog erg hoog zijn. Onderzoeker Wiley van de Duke Universiteit is op zoek gegaan naar een manier om de kosten te verlagen. En die vonden ze in het versnellen van het alkalische elektrolyse proces.

Sponsachtig structuur

Hiervoor heeft Wiley en zijn lab een drietal alternatieve electrodes ontwikkeld die allemaal een aanzienlijk groter oppervlakte hebben dan de traditionele electrodes. Hierbij werd onderzoek gedaan naar electrodes die gemaakt zijn van nikkel in een sponsachtige structuur: foam, microfiber felt en nanowire felt. Deze electrodes zijn onderzocht op de wisselwerking tussen oppervlakte en poriën structuur op de prestaties van alkalische elektrolyse.

Duurtest van 100 uur

Hoewel het nanowire felt de grootste oppervlakte mogelijk maakt en daardoor in eerste instantie de hoogste prestatie levert, neemt deze prestatie snel af naarmate er gasbellen vast komen te zitten in de elektrode. De open structuur van de foam electrode vergemakkelijkt het verwijderen van luchtbellen, maar het kleine oppervlak beperkt de maximale prestaties. Het microfiber felt levert de beste prestaties omdat het een groot oppervlak in evenwicht houdt met de mogelijkheid om luchtbellen te verwijderen. In een duurtest van 100 uur, bleek het microfiber felt een maximale stroomdichtheid van 25.000 mA cm ⁻² te hebben, wat overeenkomt met een waterstofproductiesnelheid van respectievelijk 12,5 en 50 keer hoger dan bij conventionele PEM en alkalische elektrolyzers.

Ook voor bestaande electrolysers

Wiley geeft aan dat deze vondst ook toegepast kan worden in reeds bestaande alkalische elektrolysers om zodoende de snelheid aanzienlijk te verhogen. Hiermee zouden de kosten van de productie van groene waterstof behoorlijk kunnen dalen, misschien zelfs genoeg om het een betaalbare opslagoplossing voor hernieuwbare energie te maken.

Bron: Duke University
Foto © Wiley Lab, Duke University