Waterstof in een vaste drager

Waterstof in een vaste drager Natriumboorhydride is een waterstofdrager waarbij dubbel zoveel waterstof vrijkomt. Deze uitvinding van start-up H2Fuel moet waterstofopslag praktischer maken. Klaas Visser (3mE) ziet toepassingen voor de maritieme industrie.

Natriumboorhydride (NaBH4) is een wit poeder dat vroeger in wasmiddel werd gebruikt. Als het in contact komt met water, komt er met hulp van een katalysator waterstof vrij. Tot 2007 genereerde dat niet meer dan dertig procent van de gebonden waterstof. Totdat Gerard Lugtigheid, onderzoeker bij H2Fuel, ontdekte dat zuiverder water meer waterstof oplevert. Overigens komt niet alleen de waterstof van het poeder vrij, maar ook de waterstofatomen uit het wateratoom volgens de vergelijking: NaBH4 (aq) + 2 H2O (l) → NaBO2 (aq) + 4 H2 (g). Er vindt dus een verdubbeling van waterstof plaats. Dit technische concept is gepatenteerd door H2Fuel.

Impressie van het schip dat moet gaan varen op natriumboorhydride.

Universitair hoofddocent maritieme techniek (3mE) Klaas Visser raakte rond 2016 geïnteresseerd in de techniek van H2Fuel. Visser: “De energiedichtheid van het poeder (27 MJ/liter) is relatief hoog ten opzichte van andere opslagvormen van waterstof, en benadert dieselbrandstof (36 MJ/liter). Ook is het poeder, met een vlampunt van 70 graden Celsius, veiliger te transporteren en te bunkeren dan waterstof in gasvorm.” Daarmee voldoet natriumboorhydride aan drie belangrijke voorwaarden voor zero-emissie schepen. “Vergeet ook niet dat water, nodig voor de reactie met natriumbooroxide, voor handen is op een schip”, voegt Visser daar aan toe, “met omgekeerde osmose en filters kan dit tot ultra puur water gezuiverd worden.”

De proeffabriek draait al twee jaar en produceert een vermogen van 125 kW

Hoe je het proces circulair maakt, is een belangrijk onderzoeksonderwerp. Niet alleen omdat de scheepstank gedurende de reis een stuk zwaarder wordt door het ontstaan van het restproduct natriumbooroxide (NaBO2). Ook is het een uitdaging het oorspronkelijke natriumbooroxide met groene energie en zonder afvalstoffen te regenereren. Visser: “Op het moment is de cirkel nog niet gesloten. De TU Delft en de Universiteit van Amsterdam werken hier hard aan.” Deze universiteiten ontwerpen een proefreactor voor de regeneratie. Het Havenbedrijf van Amsterdam begint in 2021 met de bouw van een schip dat zal varen op natriumboorhydride, als pilot van het Interreg H2SHIPS project. “Sinds twee jaar kunnen we de waterstof losmaken van de drager”, vertelt Frank Dobbelaar, mede-directeur van H2Fuel. De pilotfabriek in Rotterdam draait al twee jaar en produceert een vermogen van 125 kW. Voor dit proces wordt natriumboorhydride ingekocht. “Dit is te duur voor maritieme toepassingen”, zegt Visser, “daarvoor moeten we echt gaan regenereren.” Over via welke specifieke chemische processen de generatie gaat plaatsvinden, wil Visser nog niets kwijt. Dobbelaar over de regeneratie: “Op papier is de techniek bewezen, we gebruiken het ook al, maar het kan nog efficiënter.”

Een consortium van bedrijven genaamd Solid HydroRe.Gen werkt samen aan natriumboorhydride als waterstofdrager. Naast maritieme partners doet ook ProRail mee. Op het moment dat alle technieken zijn aangetoond en ook economisch toepasbaar blijken, kan natriumboorhydride voor bijvoorbeeld binnenvaartschepen, shortsea-schepen, werkschepen en ferry’s ingezet worden. Visser: “We verwachten dat we hier in de komende vijf jaar mee kunnen starten.”

/* */