‘Kippengaas’ verbetert batterij, katalysator, brandstofcel en waterstofproductie

In wezen is het nieuwe materiaal een microscopisch 3D kippengaas. Het bestaat uit miljoenen rechtopstaande nanodraadjes die met een uitzonderlijke regelmaat op verschillende hoogtes horizontaal met elkaar zijn verbonden. Op die manier ontstaat een materiaal dat een hoge porositeit combineert met een uitzonderlijk grote oppervlakte per volume-eenheid. Per micrometer dikte stijgt het beschikbare oppervlak met een factor van bijna dertig. Als je een voetbalveld van dit materiaal in een frisdrankblikje stopt, is het zodoende nog maar halfvol. Een ander interessant aspect is dat de afmetingen van het materiaal vrijwel volledig naar behoefte kunnen worden aangepast.

Hoeveelheid oppervlak cruciaal

Een heel aantal industriële processen bouwen op chemische reacties die aan een oppervlak (moeten) plaatsvinden. Hoe meer oppervlak, hoe meer reacties gelijktijdig kunnen plaatsvinden en hoe sneller of efficiënter het resultaat. Denk aan de elektroden van batterijen, waarin bijvoorbeeld lithium zich omzet in lithium ionen. Of chemische katalysatoren zoals bij een auto, waarbij schadelijke stoffen worden geneutraliseerd aan een oppervlak. En ook brandstofcellen en de productie van waterstof, waarbij waterstof reageert of gevormd wordt aan een metallisch oppervlak.

Minstens even belangrijk voor zijn industriële toepasbaarheid is dat de unieke structuur door relatief eenvoudige processen gerealiseerd kan worden, en uit een variëteit van materialen. Door de parameters van de elektrochemische processen te sturen, kunnen de afmetingen van de gaasstructuur worden afgestemd op de toepassing.

Tot slot is het materiaal een flexibele folie in tegenstelling tot ‘concurrerende’ materialen als metaalschuimen en aerogels. Die zijn meer rigide of broos.