Waterstof zal in de toekomst steeds belangrijker worden om onze afhankelijkheid van fossiele brandstoffen te reduceren. Waterstof kan duurzaam worden geproduceerd door met zonne-energie water in waterstof en zuurstof te splitsen. De resulterende schone brandstof kan worden opgeslagen, als brandstof in voertuigen worden gebruikt en wanneer nodig in elektriciteit worden omgezet. Om waterstof efficiënt met zonne-energie te produceren zijn echter zeldzame en kostbare materialen nodig – zowel voor de zonnecellen als de katalysator – om energie op te vangen en te converteren.

LRESE

Onderzoekers van het Laboratory of Renewable Energy Science and Engineering (LRESE) gebruiken echter geconcentreerd zonlicht om een grotere hoeveelheid waterstof bij geringere kosten te produceren. Ze hebben daartoe een verbeterd foto/elektrochemisch systeem ontwikkeld dat – in combinatie met een zonnecollector en slim warmtemanagement – met zonne-energie waterstof produceert met een rendement van 17% en een ongeëvenaarde vermogens- en stroomdichtheid. En nog belangrijker: de nieuwe technologie is stabiel en kan overweg met de dagelijkse zonlicht-variaties.

Water

Bij de nieuwe methode stroomt een dun laagje water over een zonnecel om die af te koelen. De systeemtemperatuur blijft relatief laag, waardoor de zonnecel een hoger rendement kan hebben. Tegelijkertijd wordt de aan het water onttrokken warmte doorgesluisd naar katalysatoren, waardoor de chemische reactie efficiënter verloopt en de waterstofproductie wordt verhoogd.

De onderzoekers hebben de unieke zonnesimulator van het LRESE gebruikt om de stabiele prestaties van hun methode te bewijzen. Het resultaat van deze experimenten op laboratoriumschaal is dermate veelbelovend dat het systeem is opgeschaald en nu buiten het laboratorium wordt getest op de campus van de Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) in Lausanne. Daartoe is een parabolische spiegel van 7 meter doorsnede geïnstalleerd die het zonlicht een factor 1000 concentreert en het systeem van energie voorziet.

De onderzoekers schatten dat het systeem ruim vier jaar kan worden gebruikt zonder dat onderdelen vervangen moeten worden, en zo’n 20 jaar wanneer enkele onderdelen om de vier jaar worden vervangen.

Het onderzoek is gepubliceerd in Nature Energy.

Bron: EPFL
 
(Video: Best of Bright)