Molybdeensulfide op silicium blijkt een goedkope doch efficiënte katalysator voor de vorming van waterstof uit water en zonlicht. Nu nog een katalysator voor de bijbehorende zuurstofvorming en we zijn er, melden Deense onderzoekers in Nature Materials.

Ze zeggen op het idee te zijn gekomen door natuurlijke enzymen te bestuderen die eveneens in staat zijn om waterstof vrij te maken uit water.

Jens Nørskov en collega’s (Stanford University / Danmarks Tekniske Universitet) ontwikkelden een theoretisch model dat beschrijft waarom die enzymen zo efficiënt werken. Op basis daarvan kon naar anorganische materialen worden gezocht die hetzelfde effect zouden moeten hebben, en zo kwamen ze uit op molybdeensulfide. Om precies te zijn clusters met de samenstelling Mo₃S₄, en een structuur die als ‘cubaan-achtig’ wordt omschreven.

Deze katalysator moet deel gaan uitmaken van een ‘chemische zonnecel’ die er ongeveer uitziet als op bijgaand plaatje. Hij bestaat uit naaldjes van p-gedoopt silicium die door een gascheidingsmembraan steken. De bovenkant is de fotoanode, waar H₂O wordt gesplitst in ¹/₂ O₂ + 2H⁺. Die H⁺ migreert dan door het membraan naar het kathode-deel, waar het wordt omgezet in H₂.

De truc daarbij is dat de anodereactie wordt gedreven door de blauwe component van het zonlicht. De (infra)rode component wordt door de anode ongemoeid gelaten, passeert eveneens het scheidingsmembraan en zorgt voor de kathodereactie. Op die manier gebruik je een zo groot mogelijk deel van je zonlicht; uiteindelijk hopen de onderzoekers een rendement van 10 procent te kunnen halen.

Hoe je die siliciumnaaldjes maakt is begin vorig jaar in Science beschreven. De huidige publicatie beschrijft het aanbrengen van de molybdeensulfideclustertjes op de naaldjes, en het uittesten daarvan. Datonderdeel werkt dus ook alvast.

Het wachten is nu op een geschikte katalysator voor de anodereactie. Volgens de Denen is dat het moeilijkste gedeelte. Voorlopig willen ze alleen kwijt dat ze er aan werken, niet hoe ver ze al zijn.

Misschien hebben ze nog geen flauw idee. Maar als ze verstandig zijn houden ze natuurlijk sowieso hun mond totdat de octrooiaanvraag de deur uit is.

bron: Stanford National Accelerator Laboratory