Onderzoek 04 januari 2023

Kunstmatig blad haalt waterstof uit de lucht

Onderzoek aan de Universiteit van Lausanne in samenwerking met Toyota

In Zwitserland is een stap gezet naar een nieuwe, meer betaalbare methode om groene waterstof te maken. De onderzoekers zijn razend enthousiast.

Chemische ingenieurs van het aan de Universiteit van Lausanne verbanden EPFL hebben een kunstmatig blad uitgevonden dat met zonne-energie vocht uit de lucht omzet in waterstofgas.. Het is een op halfgeleiders gebaseerde technologie. Die is schaalbaar en gemakkelijk uit te bereiden.

Belangrijke stap voor waterstofproductie

EPFL-chemisch ingenieur Kevin Sivula en zijn team stellen dat dit een belangrijke stap is voor productie van waterstof. Wanneer het bladvormige apparaat wordt blootgesteld aan zonlicht, haalt het water uit de lucht en maakt daarvan het waterstofgas. De resultaten zijn op 4 januari 2023 gepubliceerd in Advanced Materials.

Economisch concurrerende manier

“Om een duurzame samenleving te realiseren, hebben we manieren nodig om hernieuwbare energie op te slaan als chemicaliën die kunnen worden gebruikt als brandstoffen en grondstoffen in de industrie. Zonne-energie is de meest voorkomende vorm van hernieuwbare energie en we streven ernaar economisch concurrerende manieren te ontwikkelen om met zonne-energie brandstoffen te produceren”, zegt Sivula van EPFL.

Samenwerking met Toyota Motor Europe

In hun onderzoek lieten de EPFL-ingenieurs zich in samenwerking met Toyota Motor Europe inspireren door de manier waarop planten met hun bladeren zonlicht kunnen omzetten in energie. Een plant haalt in wezen koolstofdioxide en water uit zijn omgeving en met de extra energieboost van zonlicht kan die deze moleculen omzetten in suikers en zetmeel. Dit proces staat bekend als fotosynthese.

Prototype ontwikkeld

De transparante gasdiffusie-elektroden die door Sivula en zijn team zijn ontwikkeld, werken met een licht oogstend halfgeleidermateriaal. De energie van het zonlicht wordt opgeslagen in de vorm van waterstofbruggen. Marina Caretti, hoofdauteur van het werk, zegt: “Het ontwikkelen van ons prototype-apparaat was een uitdaging omdat transparante gasdiffusie-elektroden niet eerder zijn gedemonstreerd en we voor elke stap nieuwe procedures moesten ontwikkelen. Omdat elke stap echter relatief eenvoudig is en schaalbaar, denk ik dat onze aanpak nieuwe mogelijkheden zal openen voor een breed scala aan toepassingen, te beginnen met waterstofproductie op zonne-energie.”

Verdere optimalisering

Nu richten de onderzoekers hun inspanningen op het optimaliseren van het systeem. Wat is de ideale vezelmaat? De ideale poriegrootte? De ideale halfgeleiders en membraanmaterialen? Dit zijn vragen die worden nagestreefd in het EU-project “Sun-to-X”, dat is gewijd aan het bevorderen van deze technologie en het ontwikkelen van nieuwe manieren om waterstof om te zetten in vloeibare brandstoffen.

Delen: