Het onderzoeksteam met de eletrolysecel. Tweede van links en uiterst rechts de scholieren Shweta en Shilpa Iyer (inderdaad, een tweeling)

Van molybdeen en soja-eiwit kun je een katalysator maken die bij het elektrolytisch splitsen van water bijna net zo goed presteert als platina. En hij is stukken goedkoper, melden onderzoekers van Brookhaven National Laboratory in de VS.

Extra bijzonder is dat de kiem voor de nieuwe katalysator is gelegd door twee middelbare scholieren die stage liepen in het lab.

De katalysator is een hybride van molybdeennitride (Mo2N) en molybdeencarbide (Mo2C). Het carbide katalyseert de vorming van H2 uit H2O in een ‘proton exchange membrane’-elektrolysecel (PEM, een omgekeerde brandstofcel dus). Het nitride dient om het carbide te stabiliseren, zodat het bestand is tegen het sterk zure milieu in zo’n cel.

De soja-eiwitten dienen in dit verhaal als koolstof- en stikstofleverancier. Je mengt de bonen tot poeder, lost dat op in een ammoniummolybdaatoplossing, dampt het mengsel in en bakt het residu af bij 800 graden Celsius onder een argon-atmosfeer. Er blijken dan vanzelf molybdeennitride/carbide-nanokristallen te ontstaan die bij lage pH minstens 500 uur goed blijven.

De belangrijkste bijdrage van de scholieren bestond uit het uitproberen van allerlei soorten biomassa, waaronder blaadjes, stelen, bloemen, zaden en peulen. Soja bleek het beste te werken, waarschijnlijk vanwege het hoge eiwitgehalte.

Om van de kristallen een elektrode annex katalysator te maken, leg je ze vast op grafeen. Het resultaat blijkt beter te presteren dan een simpele plaat platina, zo wordt gemeld in Energy & Environmental Science. Commerciële platinakatalysatoren zijn zelf ook gestructureerd en doen het nóg beter, maar daar valt ongetwijfeld nog aan te sleutelen.

Het grote voordeel is uiteraard dat op aarde nog zó veel molybdeen aanwezig is dat je voorlopig niet voor een tekort hoeft te vrezen, terwijl soja zelfs een hernieuwbare grondstof is. Platina daarentegen is zo schaars dat je er waarschijnlijk doorheen bent voordat je de grootschalige waterstofeconomie goed en wel van de grond hebt.

bron: Brookhaven National Lab

Onderwerpen