Groene waterstof doorbraak brengt kosten van $1/kg dichterbij

Het Nederlandse bedrijf VSPARTICLE heeft een doorbraak bereikt in de iridiumbarrièretechnologie voor protonuitwisselingsmembraan (PEM) elektrolyseurs. Hun laagtechnologie heeft een tienvoudige verbetering in iridiumgebruik aangetoond, wat de weg vrijmaakt voor kostenefficiënte groene waterstofproductie. Iridium is een belangrijk maar schaars materiaal dat wordt gebruikt voor waterstofproductie.

Deze doorbraak, gerealiseerd in samenwerking met waterstofbrandstofcelproducent Plug Power Inc. en het Center for Clean Hydrogen van de Universiteit van Delaware, overtreft de doelstellingen van het Amerikaanse Ministerie van Energie voor 2026 op het gebied van iridiumgebruik en -prestaties. Het maakt de weg vrij voor groene waterstof (opgewekt uit hernieuwbare elektriciteit) om kostenpariteit te bereiken met standaard waterstof tegen $1/kg.

VSPARTICLE, met hoofdkantoor in Delft, heeft een geavanceerde nanoprinttechnologie ontwikkeld. Het vlaggenschipproduct van het bedrijf, de VSP-P1, kan materialen afbreken tot nanodeeltjes en met een druk op de knop nieuwe materialen produceren. Net als een inkjetprinter kan de machine materialen zoals zink, aluminium of titanium invoeren, die het in de gewenste verhoudingen mengt om nieuwe materialen te creëren. Deze technologie is waardevol voor de ontwikkeling van cruciale materialen voor de energietransitie, zoals elektrolyseurlagen. Een elektrolyseur is een apparaat dat wordt gebruikt om waterstof te produceren.

De doorbraak achter groene waterstof voor 1 dollar per kilo

De kern van de recente prestatie van VSParticle ligt in het innovatieve gebruik van iridium in PEM-elektrolyseapparaten. PEM-elektrolyseapparaten, die cruciaal zijn voor de productie van groene waterstof, zijn afhankelijk van iridium, een uiterst zeldzaam metaal uit de platinagroep. De jaarlijkse wereldwijde productie van iridium is beperkt tot 7-8 ton, wat een groot knelpunt vormt voor het opschalen van de productie van elektrolyseapparaten. Traditionele katalysatorcoatingmethoden vereisen 1 tot 2 mg/cm² iridium, wat het schaarste-probleem nog verder verergert.

De nieuwe technologie van VSPARTICLE vermindert het iridiumverbruik aanzienlijk met wel 90%, waardoor de belasting wordt verlaagd van 1,0 mg/cm² tot slechts 0,1 mg/cm², terwijl de hoge prestaties behouden blijven. Dit wordt bereikt door een technologie die een zeer uniforme, nanoporeuze structuur creëert, waardoor het elektrochemische oppervlak wordt gemaximaliseerd en het productieproces wordt vereenvoudigd.

“Deze gegevens, in combinatie met de schaalbaarheid van onze technologie, maken van deze fundamentele beperking een schaalbare oplossing”, aldus Aaike van Vugt, ceo van VSPARTICLE. “Ons droge depositieproces is niet alleen een alternatief voor spuitcoating, het is een fundamentele herontwerp van de manier waarop we elektroden vervaardigen die iridium gebruiken met een bijna optimale efficiëntie. Dit is de ontbrekende schakel waar de industrie naar op zoek was om PEM-elektrolyse op te schalen naar het multi-gigawattniveau zonder geconfronteerd te worden met een tekort aan iridium.”

Impact op de industrie en toekomstplannen

“De prestaties bij 0,4 mg/cm² zijn uitzonderlijk”, aldus Dr. Thomas Valdez, Senior R&D Manager bij Plug Power. “Uit onze evaluatie blijkt dat de elektroden van VSPARTICLE de duurzaamheid en hoge stroomdichtheid bieden die vereist zijn voor commerciële systemen. Dit niveau van iridiumgebruik is essentieel voor Plug om onze doelstellingen op het gebied van kostenreductie en implementatie te realiseren.”

VSPARTICLE breidt zijn interne coatingcapaciteit uit om pilot- en vroege commerciële projecten met meerdere vooraanstaande fabrikanten van PEM-elektrolyseapparatuur te ondersteunen. Verschillende partners hebben integratie- en commerciële testprogramma's gepland die in 2026 van start zullen gaan.

“Dit werk pakt direct de belangrijkste materiaaluitdaging bij PEM-elektrolyse aan”, aldus Dr. Yushan Yan, oprichter en directeur van het Center for Clean Hydrogen. “De combinatie van ultralage belasting en bewezen prestaties en duurzaamheid vermindert de risico's bij de productie van elektrolyse-installaties van de volgende generatie. Een brede toepassing van deze technologie zou een crisis in de iridiumvoorziening kunnen voorkomen en de economische aspecten van de productie van groene waterstof fundamenteel kunnen veranderen.”