Dit is ongeveer het idee (afb: univ. van Linköping)
Lignine is een ‘onnut’ bestanddeel van hout en chemisch lastig te ‘breken’. Al vele keren hebben onderzoekers beweerd het probleem gekraakt te hebben, waarmee een gigantische grondstofbron zou vrijkomen, maar de praktijk blijkt, zoals vaak, nogal weerbarstig. Nu zeggen onderzoekers van de universiteit van Linköping (Zwe) lignine (indirect) te hebben gebruikt als energiebron voor brandstofcellen, de eeuwige energiebelofte, zonder dat daarbij kooldioxide vrijkomt.
Lignine bestaat uit lange koolwaterstofketens. Die vallen af te breken in kleinere brokken, benzeendiolen. Een van die afbraakproducten is catechol, 1,2-dihydroxybenzeen. Onderzoekers rond Xavier Crispin ontdekten dat dit type verbindingen een prima energiebron vormen voor brandstofcellen.
De traditionele energiebron voor de brandstofcellen is waterstofgas. Bij de verbranding van dat gas wordt de chemische energie omgezet in elektrische (plus water en warmte). Waterstofgas is de ideale brandstof, maar waterstofgas is nergens vrij beschikbaar. Omzetting kost veel energie en het is natuurlijk niet de bedoeling dat er meer energie in een systeem gestopt wordt dan er uit komt. Er zijn wel alternatieven, maar voorlopig is de grote doorbraak daar nog niet te voorzien.
Andere beloftevolle brandstoffen voor brandstofcellen zijn alcoholen (methanol, ethanol), maar daarbij ontstaat kooldioxide, terwijl de elektroden die de elektronen moeten vangen van het dure platina zijn.
Bij benzeendiolen is de scheikunde wat ingewikkelder en kunnen er geen metalen elektrodes worden gebruikt. Als elektrodemateriaal werd het polymeer PEDOT:PSS gebruikt, een mengsel van zogeheten ionomeren, dat (dus) elektriciteit geleidt en bovendien een overmaat aan positief geladen deeltjes (protonen) zou hebben. Daar fungeert dat materiaal zowel als elektrode als protongeleider.
PEDOT:PSS
“PEDOT:PSS is perfecte katalysator voor de reactie van benzeendiolen zoals catechol”, zegt Crispin. Bij de oxidatiereactie zou geen kooldioxide ontstaan. “We kunnen nu elektriciteit produceren zonder kooldioxide uit te stoten. Dat maakt onze brandstof supergroen. De techniek is bovendien goedkoop en opschaalbaar.”
Tot nu toe hebben nog maar weinig onderzoeksgroepen zich aan PEDOT:PSS gewaagd als elektrodemateriaal en daardoor is er niet al te veel over bekend in de elektrochemie. De onderzoekers berekenden dat de nieuwe brandstofcel ongeveer net zo veel energie produceert als brandstofcellen die ‘draaien’ op ethanol of methanol.
Crispin: “Er is al een efficiënte methode om catechol te winnen uit lignine en we zijn de eersten om te bewijzen dat een brandstofcel een brandstof afkomstig van dat materiaal kan gebruiken.” We wachten het af.
Bron: EurekAlert