Het kunstmatige blad haalt volgens de onderzoekers een efficiency van 4,2 procent. Dat betekent dat 4,2 procent van de invallende zonne-energie uiteindelijk terecht komt in de duurzame brandstof. Dat lijkt weinig, zeker als je het vergelijkt met zonnepanelen, die ongeveer 20 procent omzetten in elektriciteit.
Maar als je uit die duurzame stroom waterstof maakt met een elektrolyzer raak je ook weer een hoop stroom kwijt. Daarom kan een directe zon-waterstoffabriek in theorie efficiënter worden. Het Amerikaanse energieministerie zegt dat kunstmatige fotosynthese winstgevend kan worden als er een efficiency van 5 tot 10 procent is. De onderzoekers zitten daar dus in de buurt. “We staan dus op de stoep van een economisch haalbaar zon-naar-waterstofsysteem”, zegt hoofdonderzoeker Lilac Amirav.
Lees ook: Is zonnepark met waterstofproductie oplossing voor filevorming op energienet?
Nanostaafjes maken waterstof
Het kunstmatige blad bestaat uit een paar onderdelen: piepkleine draadjes worden in water gelegd. Als er zon op de draadjes valt, ontstaat er een elektrische stroom in het water. Die stroom ontleedt het water in zuurstof en waterstof, maar alleen als de positieve en negatieve elektrische deeltjes elkaar niet raken. Daarvoor zorgen de metalen in de kleine staafjes; het onderste deel trekt positieve deeltjes aan, het bovenste deel negatieve.
Maar daarmee is het systeem nog niet klaar. Het systeem heeft namelijk een externe energiebron nodig om goed te werken waardoor het geen echt, bruikbaar ‘kunstmatig blad’ is. Bovendien zorgt het ontleden van water voor schade aan de nanodraadjes. De reductie van de reactie ging goed, maar de oxidatie zorgde voor problemen.
Amandelsmaak
Daarom vervingen de onderzoekers het water voor het oxidatieproces benzylamine. Bij ontleding van deze stof met zonne-energie ontstaat een ander product, benzaldehyde, dat gebruikt wordt als kunstmatige amandelsmaak. Maar, belangrijker: dit proces gaf de andere kant van het systeem, waar de staafjes water omzetten in waterstof, genoeg elektronen en stabiliteit.
Het record van 4,2 procent zonne-energie naar brandstof is twee keer hoger dan het vorige record. Om het nog hoger te maken, zoeken de onderzoekers nu naar andere chemische stoffen die geschikt zijn als vervanger van benzylamine. Mogelijk is er een verbinding die zorgt voor een nog hogere efficiency. De Israëlische wetenschappers presenteren hun werk binnenkort op een virtueel congres.
Lees ook: Supercar op waterstof kan 355 kilometer per uur
Bron: American Chemical Society | Beeld: Adobe Stock
