Maker Delftse deeltjesprinter richt pijlen op waterstofmarkt

De mensheid staat aan de vooravond van een paradigmaverschuiving, stelt ceo Aaike van Vugt van het jonge Delftse cleantech-bedrijf VSParticle (VSP). ‘Vorige eeuw hebben we geleerd om steeds meer rekenkracht te genereren door steeds kleinere structuren op silicium te leggen. Deze eeuw gaan we structuren met vergelijkbare dimensies maken van hele andere, op maat gemaakte materialen. Deze designer-materialen gaan een sleutelrol spelen bij de energietransitie, bijvoorbeeld als katalysatoren bij de productie van waterstof of de synthese van brandstoffen uit koolstofdioxide.’

Van Vugts bedrijf heeft onlangs, na zeven jaar ontwikkeling, zijn eerste machine gelanceerd waarmee keurig netjes geordende dunne films van dergelijke nanomaterialen op een substraat kunnen worden aangebracht. Cruciaal daarbij is dat met de VSP-P1 Nanoprinter deeltjesgrootte en -samenstelling – en daarmee hun eigenschappen – eenvoudig kunnen worden aangepast. Dat maakt de zoektocht naar de optimale katalysator een stuk eenvoudiger. Nu nog is ontwikkeling van nieuwe receptuur een maanden durend iteratief proces; met de Nanoprinter is het eerder een kwestie van dagen.

De MTA Group uit Helmond deed het afgelopen jaar de industrialisatie en de productie van de eerste zes machines van de startup. Eentje blijft er achter in Delft voor interne ontwikkeling, de resterende vijf verwacht Van Vugt voor het einde van het jaar te hebben verkocht. VSP rekent academische labs tot zijn klantenkring maar in toenemende mate ook bedrijven. ‘Groene waterstof is een enorm hot topic. We merken dat er steeds meer aan ons wordt getrokken. De komende jaren verwachten we honderden machines te gaan afzetten, misschien zelfs duizenden’, aldus de ceo.

‘Er staat nu echt een machine waarvan het proces bewezen is’, benadrukt Patrick Geerts, chief commercial officer van MTA. De toeleverancier-machinebouwer maakte eerder al losse subcomponenten voor VSP, die de afgelopen jaren gretig aftrek vonden bij onderzoeksgroepen. Recenter werkte het Helmondse bedrijf een klein jaar om de verschillende componenten te integreren tot een volwaardig apparaat met de vereiste nauwkeurigheid en reproduceerbaarheid. Het systeem heeft de maten gekregen van een forse koelkast – anderhalve meter groot met een voetafdruk van een vierkante meter. Volgens Geerts was het vooral een uitdaging de juiste prijs-performanceratio te vinden ‘waarbij VSP het instrument voor een mooie prijs in de markt kan zetten.’

Vonkjes

De Nanoprinter is gebaseerd op vonkablatie. Met een elektrostatische ontlading worden kleine beetjes van een element verdampt en meegevoerd op een inert dragergas. Deze fragmenten klitten al stromend geleidelijk aan elkaar tot deeltjes van enkele nanometers, die als een geconcentreerde aerosol via een bewegende ‘printkop’ op een substraat worden ‘gesproeid’. De kracht van de vonken, de stroomsnelheid van het dragergas en de af te leggen afstand bepalen tot welke grootte de deeltjes kunnen groeien. Door gasstromen te mengen, vormen zich desgewenst nanodeeltjes uit verschillende elementen.

De huidige machine is een r&d-tool, waarin 300 tot 500 vonkjes per seconde worden opgewekt. Dat past bij de fase waarin het gebruik van materialen opgebouwd uit nanodeeltjes zich bevindt, legt Van Vugt uit. ‘Maar met ons apparaat kan natuurlijk een versnelling worden ingezet.’ Desalniettemin is de voorbereiding voor productiemachines al in volle gang: van een tweede generatie bron die tot tienduizend vonkjes per seconde afvuurt, is inmiddels een prototype gereed. ‘Met meerdere van deze koppen tegelijk kunnen we daarmee op grote schaal produceren, vergelijkbaar met industriële inkjetprinters.’

Vaste grond

VSP richt zich in eerste instantie op speciale membranen gecoat met katalysatoren, die worden ingezet voor de productie van waterstof uit water. ‘Dat is bij uitstek een groeimarkt, want de waterstofketen moet de komende jaren fors opschalen om in de vraag naar groene waterstof uit de industrie te kunnen voorzien. Er zijn verschillende grote industriële processen die niet zonder waterstof kunnen en de EU wil dat in 2030 55 procent van het industriële waterstof groen is. Wij kunnen daar uitstekend op inhaken.’

Ook andere chemische omzettingen behoren tot de toepassingsmogelijkheden, zoals de productie van duurzame brandstof uit CO₂ en mogelijk zelfs kunstmest uit stikstof (uit de lucht) en (groene) waterstof. Buiten de chemie kunnen nanodeeltjes worden verwerkt in sensoren, bijvoorbeeld om de luchtkwaliteit te bewaken. Maar eerst vaste grond onder de voet krijgen in de waterstof, zegt Van Vugt. ‘Daar willen we onszelf bewijzen.’

Hoofdbeeld: VSParticle