Alstom heeft onlangs zijn Regiolis H2-waterstoftrein opgestuurd voor certificatie. Als derde waterstofmodel in het productaanbod, wordt verwacht dat de trein tegen het einde van dit jaar in Frankrijk in gebruik wordt genomen. Met een bereik van 600 km is de nieuwe Regiolis H2 iets minder dan de Coradia Stream H (660 km) en aanzienlijk minder dan de Coradia iLint (800 km). Het hybride systeem biedt echter een extra voordeel: het kan werken op katenaire stroom wanneer die beschikbaar is. Daardoor wordt het project gepositioneerd als een veelzijdige oplossing voor hybride infrastructuurtrajecten.
Toch is het waterstoftraject van Alstom opnieuw in problemen gekomen. Exploitanten in Duitsland zijn opnieuw overgeschakeld op treinen met dieselmotoren, omdat ze geen vervangende brandstofcellen kunnen verkrijgen. Van de 14 Coradia iLint-treinen die door Nedersaksen zijn aangeschaft, zijn er slechts vier in gebruik. Hoewel dit op het eerste gezicht lijkt op een eenvoudig probleem in de leveringsketen, ligt de kernoorzaak dieper—het onthult niet alleen de tekortkomingen van waterstofenergie in het vervoer, maar ook structurele materiaalbeperkingen, waardoor de haalbaarheid ervan steeds onzekerder wordt.
De Coradia iLint, ooit een toonaangevend project voor waterstofmobiliteit, gebruikt brandstofcellen van Cummins, waarbij gebruik wordt gemaakt van de Hydrogenics-technologie van het bedrijf in Canada en Europa. Elke trein is uitgerust met twee modules van ongeveer 200 kW elk. Voor dergelijke schaalbrandstofcellen is 0,4 tot 0,6 gram platina per kilowatt nodig om aan de duurzaamheidseisen van spoorwegbedrijven te voldoen, wat betekent dat elke trein ongeveer 0,2 kg platina nodig heeft. Bij de huidige prijzen komt dit neer op ongeveer $8.700, goed voor 5% van de kosten van de brandstofcel. Hoewel het percentage klein lijkt, wordt het probleem prominent als men de mondiale productie van platina in overweging neemt.
Platinum is onvervangbaar in protonenuitwisselingsmembranen (PEM) voor brandstofcellen. De kern van een PEM-brandstofcel is een platinabeklede membraan. Platinum werkt als katalysator: het splitst waterstofmoleculen in protonen en elektronen, laat de protonen door het membraan gaan, terwijl de elektronen via een externe stroomkring worden geleid om elektriciteit op te wekken. Vervolgens versnelt het de trage reactie waarbij zuurstof, protonen en elektronen samenkomen om water te vormen aan de andere zijde van het membraan. Deze twee reacties zijn fundamenteel voor de werking van brandstofcellen, en het unieke oppervlaktechemie van platinum zorgt ervoor dat ze met een praktische snelheid en de nodige duurzaamheid plaatsvinden. Zonder platinum kunnen brandstofcellen niet efficiënt werken of raken ze snel beschadigd, waardoor waterstofbrandstofcellen sterk afhankelijk blijven van dit schaarse en prijskwetsbare metaal.
De jaarlijkse wereldwijde productie van platina bedraagt ongeveer 250-280 ton. Ongeveer een derde wordt gebruikt in auto-katalysatoren (voornamelijk voor dieselvoertuigen), een kwart in sieraden, bijna een vijfde in industriële katalysatoren voor de raffinage- en chemische industrie, en kleine hoeveelheden in de glas- en elektronicasector. In vergelijking daarmee verbruiken brandstofcellen en elektrolyseersystemen slechts 1-2 ton per jaar, goed voor minder dan 1% van de totale vraag.
Platinalevering blijft beperkt. Zuid-Afrika levert ongeveer 70% van het wereldwijde platinamijnbouw, maar de lokale mijnbouwsector kampt met stroomtekortkomingen, overstromingen, stakingen en politieke knelpunten. De hoeveelheid gerecycled platina is minimaal - het laagste niveau in meer dan een decennium - wat leidt tot een jaarlijks aanbodtekort van ongeveer 31 ton. Platina-prijzen zijn gestegen tot een 11-jaar hoogtepunt en leasetermijnen zijn sterk gestegen. Recyclage verlicht nauwelijks de druk: het grootste deel van het gerecyclede platina komt uit katalysatoren van einde-loop-voertuigen, terwijl platina in toepassingen zoals brandstofcellen lagere herstelpercentages kent vanwege de fijne verdeling, verontreiniging of onrendabele winning.
Bij de concurrentie om platina bevinden waterstofbrandstofcellen zich in het grootste nadeel. Autofabrikanten sparen geen kosten om platina te kopen om aan emissieregels te voldoen; raffinaderijen kunnen niet zonder platina-katalysatoren en staan voor zeer hoge sluitingskosten; producenten van speciaalglas en elektronica hebben geen alternatieve materialen voor de hoge temperaturen die platina-tools vereisen. Alleen de juwelenconsumptie kan afnemen bij stijgende prijzen, waardoor een kleine hoeveelheid aanbod wordt vrijgemaakt. In tegenstelling hiermee hebben waterstofbrandstofcellen beperkte vraag en klanten die gevoelig zijn voor kosten.
Waterstofenergie lijdt al aan lage energie-efficiëntie, hoge operationele en infrastructuurkosten, en een zwakke marktuitstraling in de transportsector vergeleken met batterijen. De beperking van platina-voorziening heeft de problemen verder vergroot. Elke extra megawatt brandstofcelcapaciteit verbruikt meer schaars platina, en andere industrieën bieden voor dit grondstof steeds hogere prijzen dan de waterstofsector. De grootschalige ontwikkeling van waterstofmobiliteit zal alleen maar leiden tot een grotere afhankelijkheid van dit onvervangbare, voorradenbeperkte en op lange termijn schaarse grondstof, met een somber vooruitzicht.
EN
