Nieuw materiaal maakt groene waterstof met alleen zonlicht en water

4 oktober 2026|doorDN Nieuwsredactie|inwaterstof

Volg Duurzaamnieuws op Google News | Discover | of als voorkeursbron op Google

Onderzoekers van Oregon State University hebben een nieuw materiaal ontwikkeld dat met zonlicht waterstof uit water haalt. Het gaat om een zogenoemd metaalorganisch raamwerk, kortweg MOF, waarin niet het metaal maar het organische deel het werk doet. Er is geen duur edelmetaal nodig en het materiaal vormt zich vanzelf in water op kamertemperatuur. Het is nog laboratoriumwerk, maar het levert ontwerpregels op die groene waterstof op termijn goedkoper kunnen maken.

Een tankstation voor waterstof in Japan. Foto: iStock – Credit:istock-tonko

Waarom waterstof uit zonlicht interessant is

Waterstof is onmisbaar in de industrie. Het zit in kunstmest via ammoniak, in plastics en in de metaalraffinage. Ook brandstofcelauto’s rijden erop. Het probleem is de manier waarop we het nu maken. Het meeste waterstof komt uit aardgas, via een proces dat stoomreforming heet. Daarbij komt veel CO2 vrij.

Groene waterstof maak je door water te splitsen met duurzame stroom. Dat gebeurt in een elektrolyser. Dat is schoon, maar duur. Volgens de onderzoekers kost waterstof uit aardgas ongeveer 1,50 dollar per kilo, tegen zo’n 5 dollar voor groene waterstof. In Nederland is het verschil nog veel groter. TNO berekende dat groene waterstof uit Nederlandse projecten tussen de 12 en 14 euro per kilo kost. Grijze waterstof kost hier 2 tot 3 euro per kilo.

Het grootste deel van die kosten zit in stroom, in de elektrolysers en in het transport van elektriciteit. Er is een alternatief dat al die stappen overslaat. Dan laat je zonlicht het water direct splitsen, met een zogenoemde fotokatalysator. Dat is precies waar het nieuwe materiaal om draait.

Een spons van metaal en koolstof

MOF’s zijn kristallen vol minuscule holtes. Ze bestaan uit metaalionen die aan elkaar vastzitten met organische verbindingsmoleculen, de zogeheten linkers. Door die bouwstenen te variëren kun je de eigenschappen van het materiaal vrijwel naar wens afstemmen.

Dat is geen nieuw idee. Susumu Kitagawa, Richard Robson en Omar Yaghi kregen in 2025 de Nobelprijs voor Scheikunde voor de ontwikkeling van MOF’s. Het Nobelcomité wees vooral op toepassingen als het afvangen van CO2, het halen van PFAS uit water en het winnen van water uit woestijnlucht. Er zijn in theorie miljoenen varianten mogelijk. Onderzoekers hebben er inmiddels bijna 100.000 gemaakt, en van nog eens een half miljoen zijn de eigenschappen voorspeld.

Licht breekt een zwavelbrug

Het team van scheikundige Kyriakos Stylianou werkte met een MOF die BVR-19 heet. Dat materiaal heeft een bijzondere eigenschap. Het bevat een binding tussen twee zwavelatomen die heel even breekt als er licht op valt. Daarbij ontstaan reactieve zwaveldeeltjes die de reactie op gang helpen.

Meestal zoeken onderzoekers het werkzame deel van een MOF in de metaalatomen. Bij BVR-19 is dat anders. “Het organische deel doet het belangrijke werk,” zegt Stylianou. “In plaats van vooral te vertrouwen op de metaalatomen, gebruikt ons materiaal zijn zwavelhoudende organische bouwstenen om lichtenergie op te vangen en elektronen te verplaatsen naar waar ze nodig zijn om waterstof te produceren. Dit vertegenwoordigt een andere manier van denken over hoe deze materialen ontworpen zouden moeten worden.”

Geen duur edelmetaal nodig

Veel fotokatalysatoren hebben een extra hulpkatalysator nodig. Vaak is dat een duur metaal zoals platina. BVR-19 heeft zo’n extra metaalkatalysator niet nodig. Dat kan toekomstige systemen voor waterstof uit licht een stuk eenvoudiger maken.

Ook de productie is gunstig. Het materiaal vormt zich spontaan in water op kamertemperatuur. Er is dus geen hitte of hoge druk nodig om het te maken. Dat scheelt energie en dus geld.

Ontwerpregels voor zonnebrandstoffen

Het belangrijkste resultaat zit misschien niet in BVR-19 zelf. De onderzoekers wisselden het metaal in het rooster om, terwijl de rest gelijk bleef. Zo konden ze zien waarom sommige varianten veel beter werken dan andere.

“Ons werk biedt een blauwdruk voor het ontwerpen van betere materialen die de kosten van groene waterstof kunnen verlagen,” zegt Stylianou, die het Materials Discovery Laboratory van de universiteit leidt. “Door het metaal te veranderen terwijl we de rest van het materiaal in wezen hetzelfde hielden, ontdekten we waarom sommige versies van de MOF veel beter werken dan andere. Deze bevindingen bieden nieuwe ontwerpregels voor het maken van effectievere materialen voor de productie van zonnebrandstoffen.”

De resultaten verschenen in het vakblad Journal of the American Chemical Society.

Hoe ver is waterstof uit zonlicht?

Fotokatalyse is al tientallen jaren een belofte. Het grote voordeel is de eenvoud. Je hebt geen zonnepanelen, kabels en elektrolysers nodig, alleen een paneel met poeder en water. Het nadeel is het rendement. Fotokatalytische systemen zetten meestal maar rond de 1 procent van het zonlicht om in waterstof.

Er zijn wel opvallende uitschieters. De Japanse onderzoeker Kazunari Domen bouwde een paneel van een vierkante meter dat onder echt zonlicht 0,4 procent rendement haalde. Onderzoekers van de University of Michigan kwamen in 2023 tot 9,2 procent. Dat lukte wel met geconcentreerd zonlicht, zuiver water en een temperatuur van rond de 70 graden. Voor industriële toepassing wordt vaak een rendement van 10 procent als doel genoemd.

Ter vergelijking: een combinatie van zonnecellen en een elektrolyser haalt in het lab al ruim boven de 12 procent. Fotokatalyse moet het dus vooral hebben van lagere kosten en eenvoudige opschaling.

Een stap, geen doorbraak op het dak

Het persbericht van Oregon State noemt de waterstofproductie snel en efficiënt. Concrete rendementscijfers die je kunt vergelijken met de systemen hierboven staan er niet in. BVR-19 is bovendien een materiaal uit het lab. Er is nog geen paneel dat buiten in de zon staat.

De waarde zit vooral in het inzicht. Als het organische deel van een MOF het lichtwerk kan doen, ontstaat er een nieuwe ontwerprichting. Met miljoenen mogelijke combinaties is dat een flinke speeltuin voor chemici. Daarmee komt waterstof die net zo goedkoop is als grijze waterstof niet morgen op de markt. Maar het is wel een bouwsteen op weg daarnaartoe.