Kleine reactor produceert waterstof rechtstreeks uit zonlicht

De module die door het Fraunhofer Instituut is gepresenteerd, is de alles-in-één oplossing voor waterstofproductie. Het complete systeem kan water splitsen in waterstof en zuurstof met alleen elektriciteit, die het zelf opwekt.

Dit element voor de directe splitsing van water door de zon wordt een foto-elektrochemische cel genoemd, kortweg PEC. Dit maakt van het kleine apparaat een tandem PEC-module. Het is bedoeld om zo flexibel mogelijk en zonder uitgebreide instellingen waterstof op te wekken voor verder gebruik.

De ontwikkeling tot dit punt was echter niet helemaal eenvoudig. Waterstof is niet alleen erg vluchtig. Als het zich vermengt met de zuurstof die ook na de opwekking ontstaat, kan er een zogenaamde detonerende gasreactie optreden. De naam zegt het al.

Daarom moeten er binnen de tandemcel twee strikt gescheiden gebieden zijn. Dit werkt met een glasplaat die aan beide zijden bekleed is met twee verschillende halfgeleidende materialen. De bovenste laag absorbeert alleen kortgolvig licht. De onderste laag zet het langgolvige licht om in elektriciteit.

Hierdoor kan waterstof aan de onderkant en zuurstof aan de bovenkant worden geproduceerd. De waterstof wordt opgevangen en kan vervolgens worden opgeslagen, ook al is dit een ingewikkeld proces.

Als complete oplossing hoeft alleen nog maar de zon te schijnen, water beschikbaar te zijn en de productie te starten. Volgens het Fraunhofer Instituut zijn er al op grote schaal praktijktests uitgevoerd.

De zon in Midden-Europa, d.w.z. heel weinig zonlicht, is voldoende om 150 gram pure waterstof per jaar te produceren uit één enkele tandem-PEC-module met een actief oppervlak van een halve vierkante meter. Met 100 vierkante meter zou het resultaat 30 kilogram zijn. Dit zou een waterstofvoertuig een bereik van 3000 kilometer geven.

Er moet echter nog wel wat aan de efficiëntie worden gedaan. Als u alleen kijkt naar de energie die kan worden opgewekt, kan een commerciële zonnecel 20 keer zoveel opwekken in dezelfde hoeveelheid zonlicht. Het principe om waterstof rechtstreeks uit één enkel element te halen, is echter zeker verdere inspanningen waard totdat de efficiëntie haalbare waarden bereikt.