Is elektrolyse de toekomst van duurzame energie?

Flexibiliteit als sleutel tot duurzaamheid

Tara van Abkoude, business developer elektrolyse bij TNO, stelt dat een elektrolyser die kan functioneren zonder schaarse grondstoffen en die bestand is tegen wisselende elektriciteitsprofielen essentieel is. De elektrolyser dient namelijk flexibel te zijn om te kunnen omgaan met de elektriciteitsproductie van wind- en zonne-energie. Van Abkoude hoopt dat er rond 2030 resultaten zichtbaar worden.

Schaarse grondstoffen en technologische uitdagingen

De term CRM’s, of Critical Raw Materials, verwijst naar schaarse grondstoffen die cruciaal zijn voor technologie. Dat deze grondstoffen in beperkte landen beschikbaar zijn, vormt een probleem. Bij TNO wordt onderzoek gedaan naar het minimaliseren van gebruik van iridium en platina in elektrolysers. De samenwerking met nationale en internationale partners heeft geleid tot een conceptversie van de Routekaart Circulaire Elektrolysers.

Commerciële elektrolysetechnologieën

Er bestaan twee commerciële elektrolysetechnologieën: Alkalische Water Elektrolyse (AWE) en Proton Exchange Membrane Elektrolyse (PEM). Hoewel AWE robuust is, heeft deze moeite met variabele stroomoffers als wind en zon. Bij lage stroomtoevoer stopt een AWE-elektrolyser vanwege explosiegevaar door teruggemigreerde waterstof. PEM-elektrolysers, daarentegen, kunnen beter omgaan met variabele stroom, maar ze zijn duurder en maken gebruik van schaarse edelmetalen. Het gebruik van edelmetalen zoals platina is noodzakelijk omdat deze stabiel en weerstand biedend zijn in de zure omgeving van PEM-elektrolyse.

Strategieën voor duurzaam gebruik

De Routekaart richt zich op vier strategieën om schaarse grondstoffen in de elektrolyse te verminderen: vermijd, reduceer, behoud, en hergebruik. Vermijden betekent een elektrolyser ontwerpen met alternatieve materialen, maar een goedkopere en schaalbare techniek zonder schaarse grondstoffen is nog niet beschikbaar. Van Abkoude ziet op korte termijn geen doorbraak met deze strategie. Onderzoekers proberen ondertussen het gebruik van materialen te reduceren en hun levensduur te verlengen. Ze experimenteren met dunnere coatings als in PEM-elektrolysers. Hergebruik focust op het terugwinnen van deze materialen. Hoewel dit in andere industrieën gebruikelijk is, moet blijken of hergebruik binnen elektrolysers mogelijk is.

De PFAS-uitdaging

Naast schaarse grondstoffen is ook een PFAS-vrije elektrolyser een heilige graal. PFAS biedt kracht en duurzaamheid, essentieel voor elektrolysers met zure en extreme omstandigheden. De Routekaart is optimistisch en voorziet een PFAS-vrije elektrolyser voor 2030. Echter, de zoektocht naar geschikte afdekmaterialen en membranen met compatibele eigenschappen vergt nog veel onderzoek.

Routekaart Circulaire Elektrolysers
Alles over waterstof

Bron: TNO