Waterstof geldt al jaren als een perspectiefrijke energiedrager voor transportdoeleinden. Je kunt er heel schoon (elektrisch) mee rijden als je het ‘verbrandt’ in een brandstofcel: uit de uitlaat komt dan alleen maar water. En als je het op duurzame wijze produceert, met zonne-energie bijvoorbeeld, kun je in principe klimaatneutraal rijden.

Verschillende autofabrikanten hebben al jaren een serie waterstofauto’s voor testdoeleinden. Een selecte groep inwoners van Californië kan er bij Honda zelfs al een leasen: de FCX Clarity. Een heikel punt van al die auto’s is de waterstoftank. Honda slaat de waterstof onder druk op (net zoals bij LPG), maar dat leidt tot een grote tank en een relatief kleine actieradius (iets meer dan 400 km). Bovendien kost het veel energie om waterstof samen te persen.

Gewichtsbesparing

Opslag van waterstof in een metaalhydride is een zinvol alternatief. Het is veiliger en het bespaart opmerkelijk genoeg veel ruimte en gewicht. TU\e onderzoeker Paul Vermeulen legt uit dat dit komt omdat geen waterstofmoleculen maar waterstofatomen worden opgeslagen. In de metaalhydrides is sprake van een ‘innige’ verbinding van een metaalatoom met waterstofatomen en dat bespaart ruimte. “In waterstofmoleculen kun je de waterstofatomen niet zo dicht bij elkaar brengen, maar door de invloed van het metaal is dat wel mogelijk.”

Bij toepassing van lichte metalen zoals magnesium kan de tank per opgeslagen liter waterstof erg licht zijn – precies wat autofabrikanten willen. Maar ze willen ook dat de waterstof makkelijk uit de tank stroomt. En dat is bij magnesiumhydride een heikel punt. Het materiaal moet eerst erg heet worden en dan nog komt het waterstofgas maar mondjesmaat vrij.

Lage temperatuur

Vermeulen heeft nu laten zien dat waterstof veel sneller vrijkomt als het magnesium wordt gelegeerd (‘gemengd’) met titaan. Er moet wel meer dan vijftien procent titaan in zitten. De Eindhovense onderzoeker beschrijft bovendien hoe dat komt: het titaan forceert het materiaal in een kristalstructuur waarin waterstof makkelijk kan bewegen.

Ook voor het probleem van de hoge temperatuur presenteert Vermeulen een oplossing: aluminium of silicium toevoegen. “De legering van magnesium en titaan vormt samen met waterstof een heel stabiel systeem. We hebben daarom gezocht naar elementen die een destabiliserende werking kunnen hebben. Zowel aluminium als silicium zorgt ervoor dat de waterstof bij veel lagere temperatuur vrijkomt.”

Het is een stap in de goede richting, maar echt bruikbaar is Vermeulens oplossing nog niet. Hij onderzocht de materialen in hele dunne laagjes die speciaal bij Philips gemaakt werden. Nu moet nog een manier gevonden worden om er grotere hoeveelheden van te produceren.

Bovendien wist de Eindhovense onderzoeker de temperatuur wel omlaag te brengen tot tachtig graden, maar daarbij kon hij niet meer dan tweederde van het waterstof uit het metaalhydride krijgen. Toch is hij optimistisch: “Mijn opvolger gaat door met dit onderzoek. De resultaten zijn in ieder geval veelbelovend.”