Waterelektrolyse is een eenvoudige manier om waterstofgas te produceren. Hoewel waterstof wordt beschouwd als een schone, hernieuwbare brandstof, vereist efficiënte elektrolyse een hoge elektrische potentiaal, een hoge pH en in de meeste gevallen katalysatoren op basis van ruthenium en andere dure metalen. Vanwege de grote belofte van waterstof streven veel onderzoeksgroepen ernaar elektrolysetechnologieën te ontwikkelen die het mogelijk maken waterstofbrandstof te produceren bij een laag elektrisch potentiaal, bij een pH tussen 7-9 en met katalysatoren op basis van beschikbare en goedkope metalen zoals koper, mangaan en kobalt.
Wilt u meer lezen over waterstof? Lees ons dossier over dit thema.
Volgens een persbericht hebben Technion-onderzoekers nu een uniek systeem ontwikkeld om waterstof uit water te produceren met weinig energie en goedkope materialen, zoals onlangs werd gemeld in The Journal of the American Chemical Society. Het is het snelste systeem in zijn soort dat werkt met beschikbare metalen (koper)katalysatoren. Het onderzoek werd geleid door professor Galia Maayan, hoofd van het laboratorium voor biomimetische scheikunde van de faculteit Scheikunde van Schulich, samen met doctoraatsstudent Guilin Ruan.
Oplosbaar
De onderzoekers ontwierpen en ontwikkelden een homogeen elektrolyse-systeem. Hierin is de katalysator oplosbaar in water, zodat alle componenten van het systeem zich in hetzelfde medium bevinden. Het innovatieve en originele systeem is gebaseerd op (1) koperionen; (2) een peptide-achtig oligomeer (kleine molecule) dat het koper bindt en zijn stabiliteit behoudt; en (3) een verbinding, boraat genaamd, waarvan de functie is de pH binnen een beperkt bereik te houden. De belangrijkste ontdekking in deze studie is het mechanisme dat de onderzoekers hebben ontdekt en aangetoond: de boraatverbinding helpt het metaalcentrum te stabiliseren en neemt deel aan het proces zodat het helpt katalyseren.
In eerdere studies heeft de onderzoeksgroep de werkzaamheid aangetoond van het gebruik van peptide-achtige oligomeren om aan zuurstof blootgestelde metaalionen te stabiliseren – blootstelling die hen zonder het oligomeer zou kunnen oxideren en de katalysator zou kunnen afbreken. De onderzoekers melden nu dat zij erin geslaagd zijn een zeer efficiënt en snel elektrolyse-systeem te creëren. Het stabiele systeem oxideert het water in waterstof en zuurstof onder dezelfde gewenste omstandigheden: lage elektrische potentiaal, pH dicht bij 9 en goedkope katalysatoren.
Geïnspireerd door enzymen
Volgens Prof. Maayan werd het systeem geïnspireerd door enzymen (biologische katalysatoren) die gebruik maken van de peptideketen van het eiwit om het metaalcentrum te stabiliseren en door natuurlijke energetische processen zoals fotosynthese, die worden aangedreven door eenheden die zonne-energie gebruiken om elektronen en protonen te transporteren.
Geselecteerd voor jou!
Innovation Origins is het Europese platform voor innovatienieuws. Naast de vele berichten van onze eigen redactie in 15 Europese landen, selecteren wij voor jou de belangrijkste persberichten van betrouwbare bronnen. Zo blijf je op de hoogte van alles wat er gebeurt in de wereld van innovatie. Ben jij of ken jij een organisatie die niet in onze lijst met geselecteerde bronnen mag ontbreken? Meld je dan bij onze redactie.