Nanobellenonderzoek om de productie van groene waterstof te verbeteren

In een nieuwe studie gepubliceerd in Proceedings van de Nationale Academie van Wetenschappenhebben onderzoekers van de Universiteit Twente aanzienlijke vooruitgang geboekt in het begrijpen van het gedrag van micro- en nanobellen op elektroden tijdens waterelektrolyse. Dit proces is cruciaal voor de (groene) waterstofproductie. Deze kleine belletjes vormen zich op de elektroden, waardoor de elektriciteitsstroom wordt geblokkeerd en de efficiëntie van de reactie wordt verminderd.

Een hernieuwbare waterstofeconomie vermindert de impact van de opwarming van de aarde aanzienlijk in vergelijking met een economie met fossiele brandstoffen. De productie van waterstof wordt echter aanzienlijk belemmerd door bellen op micro- en nanoschaal. Daarom proberen onderzoekers van de Universiteit Twente precies te begrijpen hoe deze kleine belletjes zich vormen en zich aan de elektroden hechten, om ze uiteindelijk te verwijderen.

Ondersteund door geavanceerde moleculaire simulaties ontwikkelden Detlef Lohse en zijn team een ​​theorie die met succes de elektrische stroomdichtheid kan voorspellen die nodig is om de nanobellen ongecontroleerd te laten groeien en los te laten, waardoor de elektrode vrijkomt voor verdere waterstofproductie.

Deze bevinding is cruciaal omdat het de voorspelling en controle van belgedrag mogelijk maakt, waardoor de elektrolyse met minimale verstoring kan plaatsvinden. Het onderzoek bouwt voort op de gevestigde stabiliteitstheorie voor nanobellen aan het oppervlak (Lohse-Zhang-model) en breidt deze uit met de elektrolytische stroomdichtheid om het belgedrag te voorspellen.

Met de verbeterde kennis kunnen wetenschappers en ingenieurs nu werken aan het verbeteren van het losmaken van bellen. Naast het verbeteren van de algehele efficiëntie van waterelektrolyse, kan dit werk ook worden gebruikt voor andere systemen waarbij gasbellen worden gevormd, zoals bij katalyse.