Een praktische uitdaging in het creëren van een waterstofeconomie is het veiligheidsrisico dat hogedruk en vloeibaar waterstof met zich meebrengen. Een alternatief is waterstof opslaan in een zout, zoals kaliumboorhydride (KBH₄) en het vervolgens middels een gekatalyseerde reactie met water gecontroleerd vrijlaten. Er zijn veel metalen en oxiden die deze reactie katalyseren, maar stabiliteit van de katalysator tijdens de reactie is nog een probleem. De hoge pH en de waterstofbellen die tijdens de reactie ontstaan zorgen dat de katalysator snel degradeert. 

Onderzoekers van het Van ’t Hoff Institute for Molecular Sciences van de Universiteit van Amsterdam vonden een manier om deze degradatie tegen te gaan. Ze kapselen hun kobaltkatalysator in in flexibele, poreuze bolletjes gemaakt van chitosan, dat voorkomt in garnaal- en krabschalen. Deze bolletjes kunnen uitzetten als de waterstofbellen ontstaan en als de waterstofbellen eruit ontsnapt zijn, krimpen ze weer terug. De bolletjes worden gemaakt bij hoge pH, dus ze blijven onder de gewenste reactieomstandigheden intact. De onderzoekers publiceerden hun resultaten in Green Chemistry. 

‘Het was echt een vrijdagmiddagexperiment’, zegt Gadi Rothenberg, co-auteur en hoogleraar heterogene katalyse en duurzame chemie. ‘Mijn studenten Jeffrey Jonk en Frances Pope hadden iets gelezen dat ze wilden proberen en het werkte. Af en toe onorthodox onderzoek doen is onderdeel van goed wetenschappelijk onderzoek.’ Hij benadrukt dat de belangrijkste bevinding het principe is: een flexibele schil voor de katalysator en de combinatie van mechanische en chemische degradatie. 

Volgens Rothenberg is de katalysator nog niet goed genoeg om toe te passen in de industrie, maar zetten ze hiermee wel een stap in de goede richting. Er moet nog flink ontwikkeld worden, maar het is goedkoop genoeg om potentie te hebben. ‘Dat is een hele belangrijke parameter. De industrie is gericht op geld verdienen en daarvoor moeten katalysators lang werken. Ze zullen een nieuwe katalysator alleen gebruiken als ze zeker weten dat het net zo goed werkt als de katalysators die ze al hebben.’ Hij ontwikkelt de katalysator in samenwerking met het Austrian Competence Centre for Tribology en het bedrijf Electriq Global. 

Pope et al. (2023) Green Chemistry https://doi.org/10.1039/D3GC00821E