Dat ijzer een veelzijdige stof is weten ze bij TU/e-studententeam SOLID maar al te goed. Ruim vijf jaar geleden bij de oprichting van SOLID werd als doel gesteld een nieuwe, schone energiedrager te ontwikkelen. Als basis namen ze ‘metal fuels’. Deze metaalpoeders zijn relatief nieuw en veelbelovend, want CO₂-vrij, een hoge energiedichtheid en herbruikbaar. Het idee: bij de verbranding van metaalpoeder komt energie vrij en ontstaat metaaloxide. Dat metaaloxide kan met duurzame energie weer worden omgezet naar brandbaar metaalpoeder. Op deze manier kan herbruikbare energie op een duurzame manier worden opgeslagen.

In de afgelopen jaren ging SOLID met dit concept aan de slag en werd ijzerpoeder als brandstof met succes uitgewerkt, vertelt Nick Hol. Hij werkt dit jaar fulltime als hoofd projectmanagement bij SOLID. “Er is ook naar andere metaalpoeders gekeken, maar aangezien ijzer een zeer hoge energiedichtheid heeft, wereldwijd ruimschoots voorradig, compact en veilig is, was het duidelijk dat het voor ons om ijzer zou gaan draaien.” En het werkt. Eerdere jaargangen van SOLID bouwden een 20 kW installatie waarin ijzerpoeder wordt verbrand en warmte vrijkomt, en hadden daarna met de eerste industriële installatie bij brouwerij Bavaria van Swinkels Family Brewers een wereldprimeur.

Nieuwe uitdaging

Nu is SOLID volgens Hol klaar voor een nieuwe uitdaging. “We zetten vooral in op innovatie en zien onszelf als een brug tussen de universiteit en het bedrijfsleven. En nu de metaalpoeder-technologie op een punt is beland dat het opgepakt kan worden door partners uit de industrie om de laatste stappen in de ontwikkeling af te maken en te commercialiseren, is ons belangrijkste werk gedaan. We willen verder kijken. Ons niet alleen richten op verbanding, maar uitgroeien tot hét studententeam voor circulaire energie. En wederom met ijzer in de hoofdrol.”

Want ijzer kan je niet alleen verbranden om geoxideerd poeder te krijgen, met stoom werkt het ook, let Hol gedreven uit. “Leg ijzer maar eens op een fluitketel, dan zie je dat er door de stoom roest ontstaat. Maar naast ijzeroxide wordt er ook waterstof gevormd. En dat zette ons aan het denken, waterstof is momenteel een hot topic.”

Indirecte ‘waterstofopslag’

In hun nieuwe Steam Iron Project wil SOLID daarom ijzer gaan inzetten als alternatieve waterstofopslag. Want de huidige technieken om waterstof op te slaan en te transporteren brengen verschillende problemen met zich mee. Omdat waterstof een lage dichtheid heeft, moet het onder hoge druk gebracht worden om het compact te kunnen opslaan. Bovendien is waterstofgas erg vluchtig en licht ontvlambaar, wat de nodige risico’s met zich meebrengt. Als vloeistof kan er meer waterstof per opslagvat worden opgeslagen, maar dit omzettingsproces kost erg veel energie.

Iron-based Hydrogen Storage (IRHYS) zou een efficiënt en veilig alternatief voor waterstofopslag kunnen zijn, zegt Hol. “We laten het ijzer met behulp van stoom oxideren, en het gevormde waterstof kan vervolgens gescheiden worden. Het ijzeroxide kan daarna geregenereerd worden door bijvoorbeeld waterstof weer toe te voegen aan het roestpoeder. De cyclus die zo ontstaat is duurzaam, en waterstof kan worden opgeslagen en afgegeven wanneer het nodig is.”

Er wordt overigens niet daadwerkelijk waterstof ín het ijzerpoeder opgeslagen; de waterstof zit in het water waarvan stoom wordt gemaakt. Maar het netto-effect van het IRHYS-systeem komt volgens Hol wel op hetzelfde neer: “IJzer werkt in dit systeem als katalysator om waterstof te winnen uit stoom, waarbij netto waterstof wordt geproduceerd. Een indirecte manier van waterstofopslag, als het ware. Bovendien kan op deze manier meer waterstof per opslageenheid worden opgeslagen dan bij de conventionele methoden. De grootste uitdaging is dat er binnen de waterstofwereld nog geen eenduidige toekomstvisie is waar iedereen zich achter schaart. Dat maakt het voor ons lastig om met een geheel nieuw concept te komen. Aan de andere kant kan onze expertise en innovatie juist ook bijdragen aan een koersbepaling. Als studententeam kunnen we de energietransitie echt vooruit helpen, dat maakt het werk extra mooi.”

Bruisend demo-event

Als eerste stap gaan ze een reactor bouwen die ijzerpoeder moet omzetten naar ijzeroxide en waterstof. Eind dit jaar moet deze werkzaam zijn. Het ambitieuze studententeam heeft hiervoor al verschillende samenwerkingen gestart met onder andere DNV, Metalot, RIFT en de TU/e. Daarnaast ontvingen ze onlangs een flinke subsidie van 50.000 euro van Metropoolregio Eindhoven. “Met dit bedrag kunnen we ervoor zorgen dat de installatie er daadwerkelijk komt. En we beginnen meteen groots. Niet opnieuw een labopstelling, maar een installatie van 1x1x2 meter die 1 kilo waterstof per cyclus moet gaan produceren. We zijn nu bezig met software schrijven, mechanische ontwerpen maken, schema’s en veiligheidsstudies. Verder wordt er een grote techno-economische haalbaarheidsstudie uitgevoerd en een technology development roadmap gemaakt om ook vanuit een businessperspectief te laten zien dat het concept werkt. Alles moet uitgewerkt zijn zodat het nieuwe team bij de start van komend studiejaar meteen praktisch aan de slag kan. En dat gaat ongetwijfeld een mooi jaar worden. We liggen op stoom voor een bruisend demo-event.”

SOLID zoekt nog studenten. Ben je geïnteresseerd? Neem voor meer informatie contact op via info@remove-this.teamsolid.org