Our website does not support Internet Explorer.

To get the best experience on our website and of our content, please use a more modern browser like Edge, Chrome, Safari or similar.

Zonlicht schijnt door groen gebladerte

Zonne-energie wordt opgeslagen als brandstof

Fotosynthese is de heilige graal van de natuurlijke energiekringloop. Nu hebben onderzoekers een manier gevonden om de energieproductie van planten na te bootsen. Zo kunnen ze slechts met hulp van de zon groene brandstof produceren.

Shutterstock

Er wordt al jaren geprobeerd de fotosynthese van planten na te bootsen, waarbij deze zonlicht omzetten in energie. Dat zou een doorbraak voor de groene transitie betekenen.

Nu hebben onderzoekers van de Britse universiteit van Cambridge hun steentje bijgedragen.

Zij ontwikkelden een zogenoemd photosheet, dat CO2, water en zonlicht opneemt en omzet in zuurstof en mierenzuur. Dat kan worden opgeslagen als brandstof.

Dr. Qian Wang toont haar fotovel

Het prototype van het photosheet meet maar 4 bij 5 centimeter, maar volgens de onderzoekers kan het makkelijk vergroot worden tot een paar vierkante meter. Zo kan het opgenomen worden in een zonnepark.

© Cambridge University

Het mierenzuur kan zelf als brandstof dienen, want het is vloeibaar en makkelijk op te slaan en te vervoeren, maar het bevat ook waterstof en kan daardoor omgezet worden in waterstofgas, dat gebruikt wordt in brandstofcellen van onder meer auto’s.

Natuurlijke fotosynthese nagebootst

Bij fotosynthese zet een plant zonlicht, CO2 uit de lucht en water uit de bodem om in zuurstof en chemische energie in de vorm van koolhydraten (suikers).

Het nieuwe photosheet werkt bijna op dezelfde manier, maar de chemische energie die het produceert, heeft de vorm van mierenzuur in plaats van koolhydraten.

Het sheet bestaat uit een gouden plaatje van 20 vierkante centimeter, dat bedekt is met een chemisch poeder. Deze laag werkt als een fotokatalysator die met zonlicht reageert. Het plaatje is van goud omdat dat de katalyserende laag stimuleert.

Als er water en CO2 voorhanden zijn en het photosheet in de zon gelegd wordt, ontstaat er mierenzuur, dat kan worden omgezet in groene waterstof.

© Cambridge University

Het plaatje wordt ondergedompeld in water en als het zonlicht op de chemische laag valt, begint de fotokatalyse, waarbij elektronen worden losgeslagen door fotonen. Hierdoor ontstaan zogeheten vrije radicalen, instabiele atomen, die reageren met het water en CO2, tot er uiteindelijk alleen zuurstof en mierenzuur overblijven.

Het mierenzuur kan eveneens via fotokatalyse weer worden omgezet in waterstofgas.

Zo wordt mierenzuur omgezet in brandstof en stroom:

Grafik af myresyres omdannelse til elektricitet

Vloeibaar mierenzuur (formic acid of CH2O2) wordt in een tank bewaard en daarvandaan overgepompt in een reformer. Daar zet de katalysator, het metaal ruthenium, het om in CO2 en waterstofgas. De waterstof drijft een brandstofcel aan die stroom produceert, en met het restproduct, CO2, kan nog meer mierenzuur worden gemaakt. De enige andere afvalstof is water.

© Laura Cipriano

Groene waterstof

Waterstof kan op dit moment moeilijk concurreren met accu’s als manier om groene energie op te slaan, onder meer doordat waterstof vooral geproduceerd wordt door aardgas om te zetten bij een hoge temperatuur. Daarvoor is veel energie nodig en er komt flink wat CO2 bij vrij.

Het potentieel is echter groot: als waterstof in een brandstofcel wordt omgezet in elektriciteit, komt er slechts waterdamp vrij.

Als het nieuwe photosheet zo efficiënt gemaakt kan worden dat massaproductie lonend is, kan dat een doorbraak betekenen voor de waterstofeconomie. Voor kunstmatige fotosynthese is alleen zonlicht nodig, dat kan worden opgeslagen als groene waterstof.

Lees ook:

Zonnecellen

Omgekeerde zonnecel wekt ’s nachts stroom op

9 minuten
Techniek

Je toekomst wordt LICHT

10 minuten
Energie

KLIMAATSTRIJD: Dit zijn vier ideeën voor de groene energie van de toekomst

4 minuten

Log in

Ongeldig e-mailadres
Wachtwoord vereist
Toon Verberg

Al abonnee? Heb je al een abonnement op ons tijdschrift? Klik hier

Nieuwe gebruiker? Krijg nu toegang!

Reset wachtwoord

Geef je mailadres op, dan krijg je een e-mail met aanwijzingen voor het resetten van je wachtwoord.
Ongeldig e-mailadres

Voer je wachtwoord in

We hebben een mail met een wachtwoord gestuurd naar

Nieuw wachtwoord

Enter a password with at least 6 characters.

Wachtwoord vereist
Toon Verberg