Dankzij een buffer dat zowel elektronen als protonen absorbeert, kun je waterstof en zuurstof op verschillende momenten opvangen wanneer je water splitst. Dat brengt de waterstofeconomie weer een stukje dichterbij, suggereren Mark Symes en Lee Cronin (University of Glasgow) in Nature Chemistry.

Als ‘electron-coupled-proton buffer’, afgekort ECPB, gebruiken ze een polyoxometalaatoplossing: H₃PMo₁₂O₄₀, ook bekend als fosfomolybdeenzuur. In water splitst zich dit op tot H₃O⁺ en H₂PMo₁₂O₄₀^-. Dat anion wordt gemakkelijk gereduceerd, waarbij het eerst 2 elektronen opneemt en vervolgens 2 protonen zodat je H₄PMo₁₂O₄₀^- krijgt. De kleur verandert hierbij van geel naar donkerblauw.

De bijbehorende elektrochemische cel bestaat uit twee delen, elk met één platina-elektrode. Ze worden van elkaar gescheiden door een Nafion-kunststofmembraan dat alleen protonen doorlaat. Het ene compartiment vul je met je ECPB, het andere met fosforzuur.

Zet je een potentiaalverschil over de elektrodes, dan wordt in het fosforzuur water gesplitst. De zuurstof ontwijkt, de protonen gaan door het membraan en worden opgenomen in het ECPB, samen met elektronen die daar uit de elektrode komen.

ALs het ECPB is verzadigd keer je het potentiaalverschil om. Eelektronen en protonen komen weer vrij, de protonen gaan terug door het membraan en in het fosforzuurcompartiment wordt waterstof gevormd.

Het grote voordeel is dat je die laatste stap dagenlang kunt uitstellen. Het gereduceerde ECPB is zo stabiel dat je na twee weken nog 98 procent van je opgeslagen protonen terugvindt, zelfs als er geen deksel op het vat zit.

Ook is de zuiverheid van de geproduceerde waterstof niet meer afhankelijk van de kwaliteit van je membraan, wat in de praktijk eveneens een groot voordeel kan zijn.

bron: Nature Chemistry