Een groep wetenschappers binnen Japan heeft een innovatieve reactor ontwikkeld die zonlicht en water gebruikt om waterstof te produceren, een schone en duurzame brandstof. Deze ontdekking belooft een revolutie teweeg te brengen in de energiesector, maar er zijn nog steeds aanzienlijke obstakels die moeten worden overwonnen om deze echt efficiënt en bruikbaar te maken op commerciële schaal.
Hoe werkt de Japanse reactor om groene waterstof te produceren?
Het systeem, een prototype van 1.076 vierkante voet (100 vierkante meter)maakt gebruik van speciale fotokatalytische platen om de waterstof- en zuurstofatomen in watermoleculen te scheiden. Eenmaal gesplitst wordt de waterstof opgevangen om als brandstof te gebruiken. Het onderzoek, gepubliceerd op 2 december in het tijdschrift Grenzen in de wetenschaplaat zien hoe deze methode een duurzame energieoplossing zou kunnen bieden, zolang de efficiëntie van de betrokken fotokatalytische materialen kan worden verbeterd. De hoogleraar Kazunari Domenvan de Shinshu Universiteit, legt uit:
Watersplitsing op basis van zonlicht is een ideale technologie voor het omzetten en opslaan van zonne-energie in chemische vorm. Er moeten echter nog veel uitdagingen worden aangepakt.
Ondanks de opwinding heeft de reactor nog steeds aanzienlijke beperkingen. Momenteel is de efficiëntie van het omzetten van zonne-energie in chemische energie erg laag: slechts 1% onder gesimuleerd licht en minder dan 5% onder natuurlijk zonlicht. De technologie maakt gebruik van een proces in twee stappen: één om de zuurstof te scheiden en de andere om de waterstof op te vangen. Dit systeem is weliswaar beter dan traditionele “eenstaps”-katalysatoren, maar presteert nog niet voldoende voor commerciële toepassingen.
Het prototype, dat al drie jaar in bedrijf is, liet betere resultaten zien met echt zonlicht dan met kunstmatig zonlicht in het laboratorium. Seconde Takashi Hisatomieerste auteur van de studie:
De efficiëntie is ongeveer anderhalf keer hoger onder de natuurlijke zon, die een grotere hoeveelheid kortgolvig licht bevat.
Om de huidige beperkingen te overwinnen, roepen wetenschappers op tot verder onderzoek naar efficiëntere fotokatalysatoren en grotere reactoren. Bovendien is veiligheid van cruciaal belang, omdat bij het waterstofraffinageproces explosief oxide ontstaat, een bijproduct dat zorgvuldige omgang vereist. Domen concludeert:
Het verbeteren van de efficiëntie bij de chemische conversie van zonne-energie zou veel onderzoekers ertoe kunnen aanzetten technologieën te ontwikkelen voor grootschalige productie en gasscheiding. Dit zou de ontwikkeling van infrastructuur, wet- en regelgeving voor zonnebrandstoffen versnellen.
