De anode, met goudlaagje.

Elektrolysecellen om water te splitsen kun je goedkoop maken van 3D-geprint polypropeen dat je vervolgens verzilvert. Ook heel handig als je verschillende configuraties van gas- en vloeistofkanalen wilt uitproberen, schrijft Lee Cronin (University of Glasgow) in het tijdschrift Energy & Environmental Science.

Hij heeft het dan specifiek over de sluitplaten van het klassieke type cel, dat werkt met een protonenuitwisselingsmembraan (PEM). Die sluitplaten houden membraan en katalysatoren bij elkaar en dienen tegelijk als elektrodes. Ze moeten dus mechanisch stevig zijn, redelijk temperatuurbestendig én elektrisch geleidend, en er moeten kanalen in zitten die het te splitsen water verdelen over het membraan en tegelijk afvoer van de gevormde gassen mogelijk maken. Meestal gebruikt men er grafiet, titanium of roestvast staal voor maar die materialen zijn duur, het is veel werk om de kanalen er in te frezen, de corrosiebestendigheid is net niet goed genoeg en als je een aantal cellen in serie moet zetten wordt het gewicht een probleem.

Vandaar het voorstel om de platen te printen uit polypropeen, er dan meteen de kanalen in uit te sparen, en het resultaat te verzilveren. Dat laatste kan door het polypropeen eerst grondig te ontvetten (anders hecht het niet) en het vervolgens te voorzien van twee lagen zilververf. Het materiaal wordt zo net geleidend genoeg om er langs elektrochemische weg een laag puur zilver op te kunnen laten neerslaan, vanuit een zilvernitraatoplossing.

Tot slot blijk je aan de anodekant nog een heel dun goudlaagje te moeten opsputteren, omdat tijdens bedrijf anders zilverionen loskomen die het PEM-membraan verpesten. Maar uiteindelijk heb je een plaat met een heel lage elektrische weerstand. Het gewicht is nog geen kwart van dat van een vergelijkbare titanium plaat, en volgens Cronin geldt voor de productiekosten hetzelfde.

Onduidelijk is of hij de afschrijving heeft meegerekend van de 3D-printer die hij toch al in zijn lab had staan. Waarschijnlijk kan het trouwens nóg iets goedkoper als je het prototype-stadium voorbij bent en je de 3D-printer kunt inruilen voor een spuitgietmachine.

De gebleken geschiktheid van 3D-geprinte kunststoffen voor toepassingen waarbij iedereen automatisch aan metaal denkt, is volgens de prof misschien wel de belangrijkste boodschap.

In ChemistryWorld komt hij alweer met een volgende suggestie: een 3D-geprint stoommachientje met generator om elektronica op te laden via de USB-kabel...

bron: ChemistryWorld, Energy & Environmental Science

Onderwerpen