Een nieuwe combinatie van materialen lost veel problemen op rond waterstofproductie met zonne-energie. Onderzoekers van de Amerikaanse University of Central Florida combineren molybdeen en titanium tot een nanomateriaal dat zonne-energie gebruikt om water om te zetten in waterstof.

Kunstmatige fotosynthese is een heilige graal in de wereld van de duurzame energie. Als je met de kracht van de zon een duurzame brandstof kunt produceren, los je bijvoorbeeld het probleem van energie-opslag op waar zonne- en windenergie nu mee kampen. Bovendien is waterstof direct in een brandstoftank te stoppen, waardoor de bestaande tankinfrastructuur minder ingrijpend hoeft te veranderen.
 

Edelmetaal

Helaas blijkt het bouwen van een 'kunstmatig boomblad' lastig. Vaak gaat het mis bij de materiaalkeuze; naast titaniumdioxide voegen wetenschappers vaak schaarse (edel)metalen toe. Dat is weinig duurzaam en op de lange termijn ook niet houdbaar, omdat het winnen van die zeldzame metalen te veel geld en energie zou kosten.

De Amerikaanse onderzoekers pakten daarom een gewoner materiaal: molybdeendisulfide. Een eenvoudig beschikbaar materiaal, maar het leek lange tijd minder geschikt voor kunstmatige bladeren. De laagjes van het materiaal waren niet 'netjes' genoeg om efficiënt de fotonen uit het zonlicht te halen en te gebruiken voor waterontleding.
 

Nanozakje

Dankzij de voortschreidende nanotechnologie lukte dat deze keer wel. Yang Yang, hoofdauteur van het onderzoek, bouwde een raster van 'nanozakjes' van titaniumdioxide. De binnenkant van de zakjes gaf hij een coating van molybdeendisulfide.

Het materiaal dat zo ontstaat bleek behoorlijk efficiënt het zonlicht te gebruiken. Vaak hebben de materialen die men eerder in gedachte had voor kunstmatige bladeren de neiging om voor een beperkt deel van het lichtspectrum te werken. Zo doet titaniumdioxide het normaal nauwelijks op de golflengtes van zichtbaar licht, maar wel op ultraviolet en infrarood. Dankzij het molybdeen kan het materiaal nu ook met zichtbaar licht overweg, waardoor het meer energie opneemt en dus meer waterstof kan produceren.
 

Agressief water

Bovendien bleek het materiaal bestand tegen behoorlijk agressief water. Normaal werkt de techniek alleen met gezuiverd water, maar hier bleken druppels uit de oceaan ook te werken. Dat brengt een toepassing dichterbij, omdat er geen zuivering van water nodig is voordat je energie kunt produceren.

Uiteraard gaat het hier om de beginfase van een techniek. Of de labopstelling van Yang ook op grotere schaal toepasbaar is, valt nog te bezien. Het principe vormt echter wel een mogelijke oplossing voor een paar van de problemen die spelen rond kunstmatige bladeren. Mogelijk ligt straks de hele zee vol met de nanozakjes van Yang.

Vond je dit een interessant artikel, abonneer je dan gratis op onze wekelijkse nieuwsbrief.