We kunnen waterstof uit de lucht opnemen

Waterstof zorgt voor groene verbranding

Waterstof gaat een belangrijke rol spelen in de groene transitie, omdat het gas schoon en energierijk is. Het kan voor alles worden gebruikt, van het verwarmen van huizen tot het besturen van auto’s.

Zo vestigde de waterstofauto Toyota Mirai in 2021 een wereldrecord door 1.360 kilometer te rijden met slechts 5,7 kilogram waterstof in de tank.

Waterstof kan in de toekomst ook de brandstof worden voor grote schepen.

Waterstof is ook koolstofdioxide₂– Neutraal.

De “uitlaat” van waterstofverbranding is gewoon waterdamp.

Waterstof is overal

Hoewel waterstof de meest voorkomende stof in het universum is, wordt het hier op aarde zelden in zuivere vorm aangetroffen. Materie bindt zich gewoonlijk aan andere elementen tot grotere moleculen, bijvoorbeeld water, dat bestaat uit waterstof en zuurstof – H₂S.

Gelukkig is er genoeg water op aarde waaruit we waterstof kunnen winnen, maar vloeibaar water heeft zo zijn problemen.

97 procent van het water op aarde is zout water en zout verstoort het proces waarbij water wordt afgebroken tot waterstof en zuurstof – elektrolyse.

De chloride-ionen in het zout worden in de elektrolyseur aan één elektrode gebonden, waardoor de elektrode corrodeert, dus afbreekt.

Dus experts ontwikkelen alternatieve methoden, en een onderzoeksgroep in Australië had een slim idee: laten we de lucht om ons heen gebruiken.

Droge lucht bevat water

Zeeën, rivieren en meren zijn eigenlijk niet de enige bronnen van water die we tot onze beschikking hebben. Overal om ons heen is een enorm en vaak over het hoofd gezien waterreservoir: de lucht.

De lucht bevat op elk moment zo’n 12.900 miljard ton water, en dat geldt niet alleen in koude en natte gebieden. Zelfs in de droge savanne van de Sahel, ten zuiden van de Sahara, is de relatieve luchtvochtigheid zo’n twintig procent.

En aangezien de lucht grote hoeveelheden water bevat, kan het ons ook voorzien van grote hoeveelheden waterstof – als we maar een manier konden vinden om het gas te onttrekken.

Het was het basisidee dat een onderzoeksgroep aan de Universiteit van Melbourne in Australië op weg zette naar een nieuw type afzuigapparaat.

Ze stelden zich ten doel een machine te maken die midden in de woestijn kon worden geïnstalleerd en waterstof kon produceren.

Verdeelt water met groene elektrolyt

Als we midden in de woestijn waterstof willen winnen, moeten we eerst water uit de lucht halen en dan het water scheiden tot we waterstof krijgen (H₂) en zuurstof (O₂) afzonderlijk.

Dit wordt meestal gedaan door middel van een proces waarbij de stroom de watermoleculen “wegtrekt” – elektrolyse.

Elektrolyse vereist echter meestal veel energie en tot nu toe werd waterstof voornamelijk geproduceerd met behulp van gas en steenkool – met veel koolstofdioxide₂uitstoot als gevolg.

Maar de onderzoekers uit Melbourne benaderden elektrolyse op een heel andere manier. Ze bevestigden kleine windturbines op een spons met zwavelzuur, die continu water uit de lucht zoog. De spanwijdte van een windturbine is slechts ongeveer 25 cm.

De stroom die door de windturbine wordt opgewekt, wordt gebruikt voor elektrolyse, waarbij waterstof en zuurstof naar aparte elektroden in het kleine circuit gaan.

Het resultaat is dat waterstofbellen in een klein waterbad stromen.

De onderzoekers achter de waterstofmachine slaagden erin om het apparaat waterstof te laten produceren bij een relatieve luchtvochtigheid van slechts 4 procent, zodat het proces zelfs in de droogste delen van de wereld kan werken.

De onderzoekers uit Melbourne zeggen dus dat de uitvinding zou kunnen bijdragen aan een klimaatvriendelijke herstructurering van de energieproductie over de hele wereld, bijvoorbeeld ook in woestijngebieden.

In één experiment produceerde een prototype van een waterstofmachine ongeveer 745 liter waterstof per dag. Volgens onderzoekers is er genoeg waterstof om in de dagelijkse energiebehoefte van een gezin te voorzien.

Maar niet alleen hier op aarde kan het nieuwe apparaat nuttig zijn. Waterstof en zuurstof worden al jaren gebruikt in raketten, dus het apparaat kan ook worden gebruikt om raketbrandstof te produceren.

De machine zou eigenlijk op andere planeten kunnen werken – zolang er wind of zonlicht is om te exploiteren.

Op een buitenaardse planeet met waterdamp in de atmosfeer – het wordt bijvoorbeeld in kleine hoeveelheden op Mars aangetroffen – zou een waterstofmachine in principe in staat zijn om de tanks te vullen van bemande ruimtevaartuigen die op de planeet landen.

Met andere woorden, een kleine experimentele opstelling met windturbines en een spons kan cruciaal zijn om toekomstige astronauten een terugreis te bezorgen.