Doorbraak in zonnereactor verhoogt efficiëntie van schone waterstofproductie

Onderzoekers van de Shinshu Universiteit hebben een baanbrekend reactorsysteem ontwikkeld dat waterstofbrandstof kan maken met behulp van zonlicht en water. Dit zou een grote stap kunnen zijn in de richting van het duurzaam produceren van waterstof zonder afhankelijk te zijn van fossiele brandstoffen. De reactor van 1.076 vierkante meter gebruikt fotokatalytische panelen in een tweestapsproces om watermoleculen te splitsen in waterstof en zuurstof.

Dit systeem verschilt van de gebruikelijke eenstapsmethoden omdat het de productie van waterstof en zuurstof in twee fasen scheidt. Dit tweestapsproces leidt tot betere conversiesnelheden van zonne-energie naar waterstof dan traditionele systemen, die vaak afhankelijk zijn van aardgas om waterstof te raffineren.

De reactor toonde enkele verrassende voordelen toen hij tijdens het testen werd blootgesteld aan natuurlijk zonlicht. De omzettingsefficiëntie van zonne-energie was ongeveer 50 procent hoger onder echte omstandigheden dan in het laboratorium. Professor Kazunari Domen, de hoofdauteur van het onderzoek dat gepubliceerd is in Frontiers in Science, denkt dat deze verbetering te danken is aan regionale verschillen in de componenten van het zonnespectrum.

Maar ondanks deze veelbelovende resultaten moet de efficiëntie van het systeem nog steeds inlopen tot wat nodig is voor commercieel gebruik. Het zet nu ongeveer 1% van het zonlicht om in waterstofbrandstof onder standaardomstandigheden. Deskundigen zeggen echter dat een efficiëntie van minstens 5% nodig is om het op grotere schaal levensvatbaar te maken. Het team benadrukt dat om dit doel te bereiken betere fotokatalysatoren moeten worden ontwikkeld en de reactoren moeten worden opgeschaald.

De technologie pakt ook veiligheidsproblemen aan die verband houden met waterstofproductie. De onderzoekers hebben het systeem ontworpen met specifieke kenmerken om het risico op explosies bij de omgang met zuurstofwaterstof te verminderen, zoals het gebruik van smalle compartimenten en zachte PVC-kunststof voor de insluiting.

Professor Domen wijst erop dat het verbeteren van de efficiëntie waarmee zonne-energie in chemische energie wordt omgezet, de ontwikkeling van massaproductietechnologieën, gasscheidingsprocessen en faciliteiten op grotere schaal zou kunnen versnellen.

De succesvolle werking van deze proof-of-conceptreactor gedurende drie jaar betekent een belangrijke stap in de richting van het duurzamer maken van waterstofbrandstof. Als deze technologie verder ontwikkeld kan worden, kunnen we bij de productie van waterstof afstappen van fossiele brandstoffen.