Terwijl de Duitse automobielindustrie nog een inhaalslag moet maken op het gebied van elektrische auto’s, heeft de Duitse regering besloten om de uitbreiding van de waterstoftechnologieën in de komende jaren specifiek te bevorderen. “Waterstof is een van de brandstoffen van de toekomst”, aldus verkeersminister Andreas Scheuer (CSU) afgelopen dinsdag in Berlijn. “Nu moet de auto-industrie betaalbare voertuigen op de markt brengen en mensen laten zien dat de technologie betrouwbaar werkt”.
Maar ook de waterstofauto is niet echt emissievrij. De brandstof moet eerst tegen hoge kosten worden geproduceerd door middel van zogenaamde “elektrolyse”. De wateratomen (H2O) worden met veel elektriciteit opgesplitst in waterstof (H2) en zuurstof (O) . Pas dan kan elektriciteit worden opgewekt in de brandstofcel. De waterstof wordt door de zuurstof in de lucht weer water en de in de waterstof opgeslagen energie wordt omgezet in elektriciteit.
Meer artikelen over het onderwerp waterstof vindt u via deze link.
Wetenschappers van het Trinity College in Dublin hebben nu echter een grote stap gezet in de richting van een klimaatneutrale, volledig hernieuwbare energie, waarbij water het enige afvalproduct is. Ze willen groene stroom (zoals wind- en zonne-energie) gebruiken om hoogenergetische waterstof te produceren. Deze kan worden opgeslagen en gebruikt in brandstofcellen. Het is vooral interessant wanneer wind- en zonne-energie wordt ingezet om water te splitsen in waterstof en zuurstof. Op die manier kan de opgewekte energie namelijk worden opgeslagen. Mocht er dan een periode geen of te weinig energie komen uit wind- en zonne-energie, dan kan met de opgeslagen waterstof stroom worden opgewekt, zo leggen de wetenschappers uit
Nieuwe katalysatoren
Water is echter zeer stabiel. Je hebt veel energie nodig om het te splitsen. Katalysatoren kunnen daarbij helpen. De scheiding van water in waterstof en zuurstof is tot nu toe echter erg duur. Elementen als platina, ruthenium of iridium zijn te kostbaar om elektrolyse breed op de markt te brengen. Andere, goedkopere opties zijn meestal niet zo efficiënt, of niet resistent genoeg. Een groep scheikundigen en theoretisch natuurkundigen van Trinity College is echter een oplossing op het spoor. Ze maken daarbij gebruik van kunstmatige intelligentie en zeer zware computers.
Het team onder leiding van professor Max García-Melchor ontdekte bij het onderzoek van moleculen die zuurstof produceren, dat de activiteit van enkele katalysatoren die voor de reactie geschikt zijn, tot dusver was onderschat. Verder wisten ze een theoretisch model te verbeteren dat tot dusver werd gebruikt om de efficiëntie van watersplijtende katalysatoren te voorspellen.
Wij weten wat we nu moeten optimaliseren. het gaat er nou om de juiste combinaties te vinden,
zegt de hoofdauteur van de studie, Michael Craig. Nu wil het team gebruik maken van kunstmatige intelligentie om de katalysator met het grootste potentieel te vinden. De onderzoekers hopen een groot aantal goedkope metalen en liganden te fuseren. Liganden zijn atomen of moleculen die metalen samensmelten tot katalysatoren. Zij zullen vervolgens evalueren welke van de vele combinaties het meest veelbelovend is. In principe is het basisprincipe voor het ontwerp van ideale katalysatoren vastgesteld, benadrukken de onderzoekers.
“We zijn er nog niet. Het blijft zoeken naar de bekende speld. Maar we hebben de omvang van de hooiberg aanzienlijk verkleind. We zijn ervan overtuigd dat kunstmatige intelligentie ons bij het zoeken zal helpen”, aldus García-Melchor.
Rol bij het verduurzamen van de wereld
“Dit onderzoek is om een aantal redenen enorm spannend. Het zou ongelofelijk zijn om een rol te spelen bij het verduurzamen van de wereld. Bovendien zou het laten zien wat er bereikt kan worden als onderzoekers uit verschillende disciplines samenwerken om een probleem op te lossen dat iedereen aangaat”.
Het onderzoeksproject werd ondersteund door de Science Foundation Ireland en het Ierse Centre for High-End Computing (ICHEC). De onderzoekers konden 4.500.000 CPU-uren gebruiken in de meest geavanceerde supercomputerfaciliteit van Ierland. De resultaten van de onderzoeken zijn gepubliceerd in het tijdschrift Nature Communications.
Ook interessant:
Nederlandse overheid stimuleert ontwikkeling milieuvriendelijke brandstoffen
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
