De wetenschap doet regelmatig inspiratie op in de natuur. Voor de productie van waterstof kijken onderzoekers onder andere naar het belangrijkste chemische proces in planten: fotosynthese. Planten gebruiken fotosynthese om energie uit zonlicht te halen. Wetenschappers van de University of Michigan beschrijven in het wetenschappelijk tijdschrift Nature een nieuwe methode om energie in de vorm van waterstof uit zonlicht te halen.
De techniek imiteert een van de eerste stappen in het fotosyntheseproces, waarbij water uit elkaar wordt getrokken in waterstof en zuurstof. De bladeren van planten gebruiken daar chlorofyl voor, dat planten hun groene kleur geeft. De wetenschappers werken met een halfgeleider van indium-gallium-nitride, dat ook in blauwe en groene led-lampen te vinden is. Met een grote lens wordt zonlicht gebundeld op de halfgeleider, waar het water uit elkaar valt. Bubbeltjes waterstof borrelen vervolgens een gasfles in.
Tien keer efficiënter
In de buitenlucht gebeurt dit tien keer efficiënter dan vergelijkbare methodes die met zonlicht water splitsen, schrijven de wetenschappers. In het lab is de efficiëntie van hun proefopstelling 9 procent, wat wil zeggen dat 9 procent van de energie uit zonlicht in de brandstof terecht komt. Dit komt doordat de ontwikkelde halfgeleider veel hogere temperaturen aankan dan doorsnee halfgeleiders. De zeer felle straal zonlicht versnelt het omzettingsproces aanzienlijk.
De technologie voor het produceren van waterstof met fotosynthese staat nog in de kinderschoenen. Commerciële toepassingen zijn voorlopig nog niet in zicht. “We geloven dat kunstmatige fotosynthese-installaties uiteindelijk veel efficiënter kunnen werken dan natuurlijke fotosynthese. Dat biedt een pad naar CO2-neutraliteit”, zegt onderzoeker Zetian Mi van de University of Michigan.
Extra bijzonder aan de nieuwe methode is dat deze niet alleen met schoon, gedestilleerd water werkt, maar dat er ook kraanwater én zeewater voor kan worden gebruikt. Dit is voor grootschalige toepassingen mogelijk belangrijk. Door energie op te wekken met zeewater, wordt er geen extra beslag gelegd op het schaarse zoetwater. Zo kan deze techniek ook ingezet worden in droge, woestijnachtige kustgebieden waar er weinig drinkwater, maar wel zonlicht in overvloed is.
Lees ook:
- Warmtebuffer van Nederlandse start-up verlaagt energierekening tot wel 75 procent
- Nieuwe methode maakt recycling van lithium-batterijen een stuk gemakkelijker
- Rolls-Royce levert grootste batterijopslag van Nederland aan Utrechtse Semper Power
- Lithium van Franse bodem: belangrijke stap voor Europese energie-autonomie
