Als waterstof de toekomst van de auto-industrie is, dient innovatie op het gebied van waterstofopslag gestimuleerd te worden. Dat stelt professor Bernard Dam van de TU Delft. Dam heeft een methode ontwikkeld om geschikte materialen voor waterstofopslag snel in kaart te brengen.

Opvolgen:

Duurzame enegriedrager
“Doordat de energieopbrengst uit zon en wind fluctueert, is het essentieel om duurzame energiedragers te ontwikkelen. Batterijen zijn de bekendste energiedragers maar het blijkt erg moeilijk te voorspellen of een batterij wel goedkoop genoeg kan worden gemaakt. De energiedichtheid van een waterstof-gascilinder is al gauw een orde van grootte beter dan die van batterijen. Een hogedrukgascilinder is vanwege zijn volume niet ideaal voor gebruik in personenauto’s,” aldus professor Dam.

Opslag in metaallegering
Om in de toekomst waterstof te kunnen opslaan in personenauto’s doet professor Dam onderzoek naar nieuwe legeringen die een chemische verbinding met waterstof aangaan. “Voor gebruik van waterstof in combinatie met een brandstofcel zoeken we naar nieuwe opslagmaterialen die waterstof weer afgeven bij een druk hoger dan 1 atmosfeer en bij een temperatuur lager dan 100 graden Celsius”. Bij de zoektocht naar geschikte metaallegeringen gebruik professor Dam een experimentele techniek om snel de eigenschappen van potentieel interessante waterstofopslag-materialen in kaart te brengen.

Onderzoek
“Bij het onderzoek maken we gebruik van het feit dat de optische (en elektrische) eigenschappen van een metaal veranderen bij waterstofabsorptie. Deze optische analyse maakt het erg eenvoudig om veel materialen tegelijkertijd te analyseren.” Door gebruik te maken van een zogenoemd ‘gradiënt sample’ worden de geschikte metaalcomposities voor waterstofopslag in kaart gebracht. “Op zo’n gradiënt sample bevinden zich honderden verschillende composities van metalen: bijvoorbeeld nikkel, magnesium en titaan in telkens wisselende onderlinge verhoudingen.

Titaan
Door te bekijken hoe de optische eigenschappen reageren bij verschillende druk en temperatuur, krijgen we informatie over de stabiliteit van het gevormde materiaal. Het onderzoek van professor Dam heeft al een potentieel interessante vondst opgeleverd. Een klein beetje titaan toevoegen in de legering van magnesium en nikkel brengt een gunstige verandering van eigenschappen teweeg door de vorming van nanoclusters.

Nanomateriaal
“Dit zijn zeer kleine afwijkende gebieden in de legering. Zo ontstaan er, onverwacht op nanoschaal, nieuwe materialen voor waterstofopslag. Om deze effecten te kunnen toepassen, zouden er op grote schaal nanodeeltjes moeten worden gemaakt met een elastische, waterstof-doorlatende schil. Zo’n nanomateriaal zou een ideaal energieopslagmedium zijn in combinatie met een brandstofcel”, aldus Dam. Het onderzoek naar de optische eigenschappen van metaalhydrides van professor Dam biedt ook andere toepassingsmogelijkheden.

Waterstofdetector
“De nieuwe metaalcomposities proberen we ook voor andere toepassingen te benutten, zo hebben we een waterstofdetector ontwikkeld. Een dergelijke detector is essentieel voor de invoering van de waterstofeconomie. In de toekomst willen deze experimentele aanpak verder exploreren. Zo willen we nieuwe materialen vinden voor het splitsen van water met zonlicht, nieuwe transparante geleiders voor zonnecellen en nieuwe optische sensoren,” aldus Dam.