Waterstof vrijmaken uit methaan kan al bij 150 ºC wanneer je de katalysator een elektrisch steuntje in de rug geeft. Kwestie van rondhuppelende protonen, suggereert een Japanse publicatie in Scientific Reports.

Normaal gesproken heb je minstens 700 ºC nodig voor deze ‘katalytische stoomreforming’, waarbij je methaan met water op een nikkelkatalysator laat reageren tot H2 en CO2. Zeker voor kleinschalige waterstofproductie is die hoge temperatuur onhandig, maar met minder krijg je de uiterst stabiele mehaanmoleculen niet uit elkaar.

Eerder merkten Yasushi Sekine en collega’s van Waseda University in Tokio al op dat het bij veel lagere temperatuur kan met een andere katalysator, namelijk palladium- of platinadeeltjes op een drager van ceriumoxide. Voorwaarde is dat je een zwak elektrisch veld aanlegt over die drager.

Ze noemen het electreforming, afgekort ER, en ze denken nu ongeveer te weten hoe het werkt. Het komt er op neer dat het methaan zich hecht aan de palladiumdeeltjes, terwijl water eerder het ceriumoxide bevochtigt. Het potentiaalverschil stelt het zogeheten Grotthussmechanisme in werking, waarbij watermoleculen protonen aan elkaar gaan doorgeven - tevens de reden dat zuiver water een betere elektrische geleider is dan je zou verwachten.

De ‘hopping protons’ knallen vervolgens tegen de palladiumdeeltjes aan, én tegen het methaan dat daarop geadsorbeerd zit. De kinetische energie is kennelijk voldoende om dat methaan te destabiliseren, en daarna gaat de rest vanzelf.

Volgens de Japanners bevestigen metingen met diffuse reflectance infrared Fourier transform spectroscopy (DRIFTS) dat deze theorie kan kloppen, al ontbreken keiharde bewijzen.

In de tussentijd speculeren ze alvast over toepassing van hetzelfde principe bij andere reacties waaraan waterstof en/of water te pas komt. Wellicht kun je die bij dusdanig lage temperatuur gaan bedrijven dat je er laagwaardige restwarmte voor kunt gebruiken.

bron: Waseda University

Onderwerpen