Innovatie / Waterstofproductie uit omgevingslucht

In Lausanne, Zwitserland, heeft een team van de polytechnische school EPFL een kunstmatig zonneblad ontwikkeld met behulp van een nieuwe transparante en poreuze elektrode. Door vocht uit de lucht op te vangen zet dit proces atmosferisch water om in waterstof. Een idee dat al wordt uitgewerkt door een team van de KU Leuven in België, maar de Zwitserse innovatie ligt in het gebruik van transparante, poreuze en geleidende elektroden voor het verspreiden van het gas. Dit maakt de techniek eenvoudig te installeren en te dupliceren.

Fotosynthese

Het uitgangspunt voor dit project, in samenwerking met Toyota Motor Europe, is fotosynthese, een eigenschap van planten die hen in staat stelt CO2 en water uit hun omgeving op te vangen en met behulp van zonlicht om te zetten in suikers en zetmeel. Die eigenschap benut een multidisciplinair team in België ook om waterstof te produceren met blauwalgen.

Halfgeleidend materiaal

De transparante gasdiffusie-elektroden werden in Lausanne ontworpen door Kevin Sivula en zijn team. Hun substraat bestaat uit een driedimensionaal net van glasvezels, waardoor ze transparant zijn en dus bruikbaar bij zonlicht. Ze kunnen worden gecoat met een lichtgevoelig halfgeleidermateriaal om het licht te oogsten. Dat laatste werkt als een folie. De zonne-energie wordt zo opgeslagen in de vorm van waterstofbruggen.

Waarom is dit interessant?

Een foto-elektrochemische cel (PEC) heeft gewoonlijk een lichtgevoelig materiaal nodig dat wordt ondergedompeld in een vloeibare oplossing om de chemische reactie te veroorzaken. Het team van Lausanne is erin geslaagd dat te doen met gas en de vochtigheid in de lucht. Dit doet het nadeel teniet van op vloeistof gebaseerde apparaten die de bruikbare oppervlakte beperken. Voorlopig hebben de op vloeistof gebaseerde cellen echter een theoretisch maximumrendement van 19% voor de omzetting van waterstof in zonne-energie, tegenover 12% voor het Zwitserse prototype. Deze innovatie kan echter nog aanzienlijk worden geoptimaliseerd. De hoop is dat de productie van waterstof minder energie-intensief zal zijn dan elektrolyse en vooral dan de stoomreformatie van methaan, de meest verbreide methode vandaag.