Waterstof uit zonne-energie

Nieuws | de redactie

30 juli 2013 | Waterstof wordt wel gezien als dé energiedrager van de toekomst, bijvoorbeeld voor gebruik in brandstofcelauto’s. Maar dan moet het wel betaalbaar, efficiënt en milieuvriendelijk kunnen worden geproduceerd. De TU Delft en Helmholtz-Zentrum Berlin hebben dit een stapje dichterbij gebracht.

Een van de mogelijkheden om waterstof te maken is de elektrolyse van water, waardoor dit splitst in waterstof en zuurstof. Die elektrolyse kan bijvoorbeeld gebeuren met duurzaam opgewekte elektriciteit. Maar elektrolyse is een dure techniek.

Daarnaast is het direct splitsen van water met zonlicht een mogelijkheid. Dit kan met behulp van halfgeleidende elektrodes. “Er worden momenteel allerlei configuraties uitgeprobeerd om met zonlicht direct waterstof te produceren. Met relatief dure zonnecellen werd bijvoorbeeld een efficiëntie van 4,7 procent gehaald. Maar wij denken dat deze aanpak nog maar moeilijk is te verbeteren en dat het bovendien een kostbare aangelegenheid zou zijn”, verklaart Professor Bernard Dam van de faculteit Technische Natuurwetenschappen van de TU Delft.

Goedkoop en stabiel

“Onze focus lag daarom op ‘goedkoop en stabiel’. Een van de interessante alternatieven is de combinatie van een simpele, goedkope zonnecel met een zogenoemde foto-anode, een lichtgevoelig materiaal gemaakt uit een metaaloxide. Dit kan bijvoorbeeld bismuthvanadaat (BiVO4) zijn, dat stabiel is in water. Hiermee is al eerder geëxperimenteerd, maar de bereikte efficiëntie was nog relatief laag.”

“De essentiële verbetering die de promovendus Fatwa Abdi nu heeft gerealiseerd, is het aanbrengen van een zogenoemde concentratie-gradiënt van wolfraam-atomen in het bismuthvanadaat. Deze wolfraam-atomen zorgen ervoor dat de efficiëntie van de foto-anode sterk is verbeterd.”

 “We hebben op die manier een rendement van bijna 5 procent bereikt. Dat wil zeggen dat bijna 5 procent van de energie van het invallende zonlicht wordt opgeslagen in het geproduceerde waterstof. Die 5 procent is voor dit type opstelling een record. We denken dat op termijn een efficiëntie van 10 procent haalbaar is. Bovendien is de opzet goedkoop en stabiel. Het bismuthvanadaat kan eenvoudig gesprayd worden en is een zeer goedkoop materiaal dat als pigment in de verfindustrie wordt gebruikt. Ook de gebruikte zonnecel is stabiel en goedkoop.”