Category Archives: Hydrogen

Waterstof uit zonlicht met record efficientie

Duurzame opwekking van elektriciteit gaat een steeds grotere rol spelen in onze samenleving. Het is echter niet eenvoudig elektriciteit met een grote dichtheid langdurig op te slaan. Dit maakt de ontwikkeling  van energie-opslagsystemen noodzakelijk. Het gaat daarbij om zowel de ontwikkeling van artificiële brandstoffen voor transportmiddelen, als het vinden van een oplossing voor de variabiliteit die inherent is aan de opwekking van duurzame elektriciteit.

De meest simpele brandstof is waterstof, dat geproduceerd wordt middels de electrolyse van water. Deze methode is echter zeer kostbaar, mede door het gebruik van edelmetalen als katalysator. Daarom worden er alternatieve methodes voor de duurzame productie van waterstof ontwikkeld.  In ons onderzoek richten we ons op de foto-electrochemische productie van waterstof. Het doel daarbij is om met goedkope en breed beschikbare materialen zonlicht direct om te zetten in waterstof en zuurstof. Zoals een recente studie van de DOE laat zien, zou deze methode commercieel interessant zijn als een rendement van 10% behaald wordt.

Wij menen dat dat haalbaar is, mits er gekozen wordt voor een hybride aanpak waarbij een fotoelectrochemische cel wordt gecombineerd met een PV zonnecel. In een artikel in Nature Communications laat onze promovendus Fatwa Abdi zien hoe dat moet. Het eerste ontwerp laat een efficiency van ~5% zien, gebruikmakend van zeer goedkope materialen. In het proefschrift dat hij op 10 September 2013 verdedigt, laat hij zien dat langs dezelfde lijn de gewenste 10% haalbaar moet zijn. Daar gaan we dus hard aan werken!

Zie ook het persbericht van de TUD en het bijbehorende filmpje

Advertisements

De toekomst van waterstof

Shell ziet weer toekomst in waterstof (http://nos.nl/artikel/505568-shell-ziet-toekomst-in-waterstof.html). Dat is goed nieuws.

Waterstof is nodig om de fluctuaties in de energieproductie door duurzame bronnen op te vangen. Deze fluctuaties treden zowel op korte als lange tijdschalen op (uren/seizoenen).

Waterstof kan in ondergrondse zoutkoepels worden opgeslagen (http://en.wikipedia.org/wiki/Underground_hydrogen_storage), maar het kan ook gebruikt worden om brandstofcel-auto’s van energie te voorzien. Met waterstof kan met zwaardere transportmiddelen een grotere afstand worden afgelegd. Waterstof en batterijen zijn beide nodig om op electrisch transport over te schakelen. In Duitsland wordt voor dat doel langs de snelwegen een netwerk van waterstofstations opgezet (http://en.wikipedia.org/wiki/Clean_Energy_Partnership).

Waterstof kan ook aan het aardgasnetwerk worden toegevoegd. Tot een zeker percentage kan het met het methaan worden meeverbrand. Het zou handig zijn als er een techniek ontwikkeld werd om het waterstof op een goedkope manier van het aardgas te scheiden. Dan zouden de waterstofauto’s hun waterstof uit het aardgasnetwerk kunnen betrekken.

Tenslotte is het mogelijk met waterstof en CO2 koolwaterstoffen (bijvoorbeeld methaan) te produceren. Het voordeel daarvan is dat we zo voorkomen dat de CO2 concentratie in de lucht verder oploopt.