Verdubbeling van waterstofproductie dankzij synergie van materialen

Voor veel chemische processen is waterstof nodig, dat nu nog geproduceerd wordt op basis van fossiele bronnen. Een Protonic Ceramic Electrolyser Cell (PCEC) is een apparaat dat waterstof produceert op basis van water, op temperaturen die goed passen bij belangrijke industriële processen. Wetenschappers van de Rijksuniversiteit Groningen toonden onlangs aan dat nauwkeurige afstemming van de materialen in zo’n PCEC kan leiden tot een verdubbeling van de productiviteit, met hetzelfde energieverbruik. De resultaten zijn gepubliceerd in Energy and Environmental Science op 14 oktober 2026.

FSE Science Newsroom | Charlotte Vlek 

Het proces om waterstof uit water te produceren is natuurlijk niet nieuw: leid een stroompje door een bak water, en het water (H₂O) splitst in waterstof (H₂) en zuurstof (O₂). In het geval van een PCEC gebeurt dit met waterdamp, waardoor het totale proces (ondanks de benodigde verhitting) minder energie kost. De waterdamp wordt dan gesplitst in zuurstof (O₂) en waterstof zonder een elektron (H⁺). In de PCEC bevindt zich een membraan van een keramisch materiaal, en alleen de waterstof zonder elektron (H⁺) is klein genoeg om door de poriën van dat membraan te gaan, aangetrokken door een negatieve lading aan de andere kant waarmee het samen weer waterstof (H₂) vormt. Doordat andere atomen niet door het membraan passen, blijft de geproduceerde waterstof keurig afgeschermd. 

Een belangrijke uitdaging voor de ontwikkeling van zulke PCEC’s is het splitsen van de waterdamp met zo min mogelijk energieverbruik, om de waterstofatomen door het membraan heen te krijgen. Vassilis Kyriakou ontwikkelde samen met zijn team een nieuw nanotechnisch materiaal aan de waterdamp-kant van het membraan dat deze splitsing stimuleert wanneer het met het juiste membraan-materiaal gecombineerd is. ‘We kwamen erachter dat er tussen de verschillende materialen een synergie kan ontstaan die eerder over het hoofd was gezien,’ vertelt Kyriakou.

Met de juiste combinatie van materialen lukte het de onderzoekers om de productie van waterstof te verdubbelen ten opzichte van eerdere PCEC’s, waarbij ze bovendien een stabiele werking gedurende ten minste vijfhonderd uur demonstreerden. Kyriakou: ‘Ons onderzoek begon anders, maar toen we de eerste resultaten zagen, zijn we deze richting ingeslagen. Dat voelde een beetje alsof we in een konijnenhol vielen, maar aan het einde van de tunnel bleek een wonderland te zijn.’

Referentie:

Nannan Li et al., Cross-Interface Diffusion-Driven Exsolution of Praseodymium Oxide Nanoparticles for Enabling Electrolysis at Industrially Relevant Temperatures in Protonic Ceramic Cells. Energy and Environmental Science, 14 oktober 2026