Chinees onderzoek maakt waterstof uit kraanwater mogelijk

Een opmerkelijke doorbraak uit China brengt de productie van groene energie een stap dichterbij. Onderzoekers hebben een methode ontwikkeld om waterstof uit kraanwater te winnen, zonder de noodzaak van duur, ultrapuur water. Dit kan de kosten van waterstofproductie flink drukken en de toepassing op grote schaal versnellen.

Waterstof uit kraanwater: een doorbraak

Waterstof wordt al jaren gezien als een veelbelovende drager van schone energie. Het probleem zat echter vaak in de productiemethode. Vooral bij proton exchange membrane (PEM) elektrolyzers, die bekend staan om hun hoge efficiëntie, was ultrapuur water een absolute vereiste. Dit maakte het proces niet alleen duur, maar ook complex. Een team van Chinese wetenschappers, verbonden aan onder meer Tianjin University, lijkt nu een oplossing te hebben gevonden. Ze ontwikkelden een PEM-cel die gewoon leidingwater kan verwerken, zonder dat dit ten koste gaat van de prestaties.

De bevindingen, gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Nature Energy, laten zien dat waterstof uit kraanwater niet langer een verre droom is. Door slimme aanpassingen aan de kathode wist het team de gevoeligheid voor verontreinigingen in het water te omzeilen. Dit opent deuren voor toepassingen op plekken waar zuiver water schaars of kostbaar is.

Techniek achter de innovatie

Het knelpunt bij traditionele PEM-elektrolyzers zit in de gevoeligheid voor ionen zoals calcium of magnesium, die in normaal leidingwater zitten. Deze stoffen verstoren de werking van het membraan en versnellen slijtage. Tot voor kort was de enige oplossing het gebruik van extreem gezuiverd water, vaak verkregen via dure processen zoals omgekeerde osmose. De Chinese onderzoekers pakten het anders aan. Ze voegden molybdeenoxide toe aan de kathode, wat een zure micro-omgeving creëert. Hierdoor blijft het membraan stabiel, zelfs als het water onzuiverheden bevat.

Tests toonden aan dat het systeem meer dan 3.000 uur onafgebroken kon draaien op gewoon kraanwater, met een stabiele stroomdichtheid. Dat is indrukwekkend, zeker omdat klassieke systemen onder vergelijkbare omstandigheden snel degradatie vertonen. Met geavanceerde meetmethoden bevestigden de wetenschappers dat de zuurtegraad rond de kathode laag bleef, ondanks de aanwezigheid van verontreinigingen in het water.

Waterstof uit kraanwater: kosten omlaag

De impact van deze ontwikkeling kan groot zijn. Het gebruik van waterstof uit kraanwater betekent dat de dure voorbehandeling van water niet langer nodig is. Dit verlaagt niet alleen de operationele kosten, maar verlengt ook de levensduur van de elektrolyzers. Daarnaast maakt het de technologie toegankelijker voor regio’s waar zuiver water niet direct voorhanden is, zoals afgelegen gebieden of maritieme omgevingen. Denk aan schepen die waterstof produceren uit zeewater, of kleine gemeenschappen die lokaal energie opwekken.

Een bijkomend voordeel is dat de instapkosten voor nieuwe installaties afnemen. Dit kan een stimulans zijn voor bedrijven en overheden om te investeren in groene energie. Toch blijft de vraag hoe robuust deze techniek is onder wisselende omstandigheden, zoals variërende waterkwaliteit of onregelmatige energie-input van bijvoorbeeld zonnepanelen.

Opschaling in zicht?

De meeste waterstof die vandaag de dag wordt gebruikt, komt nog uit aardgas via een proces dat veel CO₂ uitstoot. Groene alternatieven, zoals elektrolyse met hernieuwbare energie, zijn hard nodig om de energietransitie te versnellen. Het winnen van waterstof uit kraanwater kan hier een belangrijke rol in spelen. Door technische en financiële drempels te verlagen, wordt het makkelijker om elektrolyzers op grote schaal in te zetten, bijvoorbeeld in fabrieken of havens.

Hoewel de laboratoriumresultaten veelbelovend zijn, is de stap naar industriële toepassing nog niet gemaakt. Testen in realistische omstandigheden zullen moeten uitwijzen of de techniek ook buiten een gecontroleerde omgeving standhoudt. Denk aan schommelingen in watervoorziening of extreme weersomstandigheden die invloed hebben op de energiebronnen.

Waterstof uit kraanwater: de volgende stappen

De volgende fase voor deze innovatie ligt in het valideren van de techniek op industriële schaal. Als blijkt dat de aangepaste PEM-elektrolyzers ook in de praktijk betrouwbaar zijn, kan dit een flinke impuls geven aan de waterstofeconomie. Het idee om waterstof uit kraanwater te produceren, klinkt misschien simpel, maar het lost een hardnekkig probleem op. Het wachten is nu op de eerste commerciële toepassingen, die mogelijk binnen enkele jaren realiteit kunnen worden.