Kunstmatige fotosynthese produceert waterstof met behulp van nanodeeltjes
Op het gebied van hernieuwbare energie wordt waterstof beschouwd als een van de mogelijkheden om bronnen van overvloedige energie te gebruiken waar ze het dringendst nodig zijn. Overtollig zonlicht of wind kan gebruikt worden om H2 te maken om treinen of schepen van energie te voorzien of om elektriciteit aan het elektriciteitsnet te leveren voor als het donker en windstil is. Het huidige proces van hydrolyse, d.w.z. het splitsen van water door middel van een toegepaste spanning, vereist echter complexe apparatuur. Bovendien is de resulterende efficiëntie onder de maat omdat de elektriciteit eerst wordt opgewekt door fotovoltaïsche energie en vervolgens wordt gebruikt voor de productie van waterstof.
Het voorbeeld van fotosynthese laat zien dat zonlicht alleen niet voldoende is voor het afbreken en weer opbouwen van moleculen. Hiervoor zijn functionele moleculen of nanodeeltjes nodig en een structuur van polymeren die voor de juiste rangschikking van de afzonderlijke componenten zorgen.
Onderzoekers in Japan zijn erin geslaagd om het principe van fotosynthese na te bootsen op zo'n manier dat CO2 niet wordt omgezet in suiker, maar water wordt afgebroken in zijn basiscomponenten. Hiervoor worden ruthenium en platina gebruikt, die ook in autokatalysatoren en brandstofcellen worden gebruikt. Waterstof kan dan rechtstreeks uit het water worden gegenereerd via zonnestraling.
Wat dit proces bijzonder opmerkelijk maakt, is de efficiëntie, die momenteel naar verluidt in de orde van grootte van fotovoltaïsche cellen ligt, d.w.z. rond 20%. Dit aspect is vooral belangrijk om waterstof op een zinvolle en kosteneffectieve manier te kunnen produceren. Fabrieken daarentegen kunnen onder normale omstandigheden slechts 1% van de energie uit zonlicht omzetten.
Er zijn echter nog een paar hindernissen te nemen. Grootschalig gebruik van de technologie is nog niet getest, en de duurzaamheid van de zogenaamde hydrogel moet ook nog bewezen worden. En last but not least, platina en ruthenium zijn niet bepaald alledaagse elementen. Het laatste is een van de zeldzaamste elementen van allemaal.
Geen ideale omstandigheden, maar een paar onzekerheden zouden onderzoekers niet moeten afschrikken van het idee om waterstof te produceren met alleen zonlicht.
Bron(nen)
