Katalytisch systeem maakt brandstof uit water en zonlicht

Waterstof produceren bij kamertemperatuur uit water en zonlicht. Het lijkt een sciencefictionverhaal, maar met de ontwikkeling van een nieuw katalysatorsysteem hebben onderzoekers van Penn State and Arizona State de commerciële toepassing van deze technologie een stap dichterbij gebracht. Zondag presenteerden zij op de jaarlijkse bijeenkomst van de American Association for the Advancement of Science in Boston hun resultaten.

De onderzoekers maken gebruik van een iridiumoxidekatalysator, die in staat is onder invloed van licht zuurstof vrij te maken uit water. De katalysator bestaat uit een katalytisch centrum van iridiumoxidemoleculen omringt door oranjerode kleurstofmoleculen. Als licht op de kleurstofmoleculen valt, worden elektronen aangeslagen. De katalysator kan dan in combinatie met de aangeslagen elektronen het watermolecuul splitsen en zuurstof vormen.

De iridiumoxide katalysator is ongeveer 3 ordes van grootte sneller dan vorige experimenten met kunstmatige fotosynthese. Qua snelheid is hij vergelijkbaar met Fotosysteem II . Dit is het eiwitcomplex in planten dat water oxideert en de eerste reactiestap van fotosynthese start.

Voor de productie van waterstof bevindt de katalysator zich in een elektrochemische cel, afgezet op de anode. Tijdens de vorming van zuurstof komen elektronen vrij die vervolgens bij de kathode H+-ionen omzetten tot waterstof. Een externe spanningsbron is echter nodig om de productie van waterstof te realiseren, wat resulteert in een efficiëntie van 0.3 %.

Professor Thomas E. Mallouk van Penn State is zich bewust van de lage efficiëntie, maar is desondanks optimistisch over de resultaten: ”Dit is een bewijs voor het concept en is nog inefficiënt. Maar uiteindelijk zouden katalytische systemen met 10-15 % efficiëntie mogelijk moeten zijn.”

Bron: Penn State