Goud, sterke drank en kurkuma – het klinkt als een exotische maar helse cocktail.
Toch hebben Indiase wetenschappers in deze ingrediënten de formule gevonden om een brandstofcel te maken die alcohol door chemische reacties 100 keer zo goed als nu kan omzetten in elektriciteit.
Microcentrale in je mobiel
Brandstofcellen met een intern chemisch proces werken als hoogenergetische micro-energiecentrales, en ze worden in de industrie gebruikt om elektriciteit op te wekken in voertuigen, gebouwen en alles ertussenin.
Omdat brandstofcellen werken als een superefficiënte batterij, kunnen ze ook ooit worden gebruikt in je pc, smartphone en – iets verder in de toekomst – je gehoorapparaat.
Vaak is waterstof de hoofdbrandstof, en hoewel dat het meest voorkomende element in het heelal is, ligt element nummer één in het periodiek systeem niet voor het oprapen.
Op aarde zit waterstof vast in oliën of gassen, waar het uit moet worden gehaald – en dat is duur.
Daarom namen de Indiase onderzoekers van het Sri Sathya Sai-instituut, samen met Amerikaanse collega’s van het Clemson Institute for Nanomaterials, ethanol voor hun brandstofcel.
Daarna bewezen ze dat een elektrode van kurkuma en nanogouddeeltjes de ethanol kan laten oxideren en hem in elektriciteit kan omzetten.
De elektriciteit uit de nieuwe brandstofcel is niet alleen superefficiënt, maar ook flink groen voor het milieu, want brandstofcellen stoten geen broeikasgassen uit.
Illustratie van het onderzoeksteam: ethanol (groen) reageert met de nanogouddeeltjes met curcuminecoating en wordt omgezet in elektriciteit.
Magisch gele stof
De ontwikkeling van brandstofcellen heeft lang op zich laten wachten sinds de natuurkundige William Grove zijn ontdekking van de energieopwekkende chemische reacties in 1839 publiceerde.
De laatste decennia nemen de ontwikkelingen een hoge vlucht, van de Amerikaanse ruimtevaartprogramma’s van de jaren 1960 tot aan de toenemende klimaatwaarschuwingen van nu.
Meestal wordt als katalysator het dure platina gebruikt, waarbij helaas koolmonoxide vrijkomt. Maar wetenschappers hebben een goedkoop en onschuldig alternatief gevonden in goud en curcumine, het actieve ingrediënt in kurkuma.
Curcumine kennen de Indiërs wel – ze gebruiken de stof al eeuwen als geneesmiddel.
Ook bij kankeronderzoek is uit cel- en dierstudies gebleken dat de stof kan helpen bij het afbreken van kankercellen.
Bij mensen echter breekt curcumine in het lichaam (nog) te snel af om preventief te kunnen werken – maar in de nieuwe brandstofcel vormt de stof de poreuze laag op het goud die nodig is om de beste resultaten te bereiken.
We willen meer ethanol
De onderzoekers hopen dat ze met hun overtuigende testresultaten partners kunnen vinden voor grootschalige tests, nadat de industrie tientallen jaren heeft ingezet op groenere richtingen.
Volgens het Internationaal Energie Agentschap (IEA) van de OESO is het ethanolverbruik voor groene energie-oplossingen als brandstofcellen inderdaad gestegen van bijna 62 miljoen liter in 2010 tot bijna een verdubbeling: 106 miljoen liter in 2022.
Een nieuwe ethanolgolf wordt verwacht, want China en grote producenten als de VS en India, met een gezamenlijke bevolking van 3,1 miljard mensen, zijn in gesprek om hun ethanolverbruik in de komende jaren te verdubbelen, aldus het IEA.