Zeewater - een nieuwe bron voor energieproductie

Eén van de belangrijkste universiteiten van Japan heeft een nieuwe, efficiënte technologie ontwikkeld waarmee waterstofperoxide verkregen kan worden dat geschikt is voor gebruik in brandstofcellen.

De nieuwe technologie, ontwikkeld door Japanse onderzoekers, is de eerste methode om een chemische reactie te versnellen door de katalysator bloot te stellen aan zonlicht. Dit resulteert in een maximale efficiëntie en de mogelijkheid om het resulterende waterstofperoxide te gebruiken in brandstofcellen.

Het onderzoeksproject werd geleid door Shunichi Fukuzumi en de wetenschappers publiceerden de resultaten van hun onderzoek in een populair wetenschappelijk tijdschrift.

Brandstofcellen werken momenteel voornamelijk op waterstofgas, maar de door Fukuzumi's team voorgestelde optie heeft een aantal voordelen, met name dat waterstofperoxide gemakkelijker bij een hoge dichtheid kan worden opgeslagen. De huidige technologieën maken het mogelijk om gasvormige waterstof op te slaan bij hoge druk of lage temperaturen, en waterstofperoxide is in dit geval veiliger, zowel tijdens opslag als transport. Het enige probleem was dat wetenschappers geen effectieve fotokatalytische methoden konden vinden voor de productie van vloeibare waterstofperoxide – er waren technologieën die geen gebruik maakten van zonnestraling, maar de energiekosten maakten die onpraktisch.

Maar Fukuzumi's team heeft een andere cel met een katalysator ontwikkeld: een soort zonnebatterij die waterstofperoxide produceert. Wanneer zonlicht op de fotokatalysator wordt gericht, ontstaat er een versnelde chemische reactie: zeewater wordt geoxideerd en het zuurstofgehalte daalt, wat resulteert in de vorming van waterstofperoxide.

Het onderzoeksteam van Fukuzumi legde uit dat de concentratie waterstofperoxide in zeewater na blootstelling van de fotokatalysator aan zonlicht gedurende 24 uur ongeveer 48 millimol bedroeg, een orde van grootte hoger dan eerder werd gerapporteerd (in puur water was het waterstofperoxidegehalte ongeveer 2 millimol).

Wetenschappers waren geïntrigeerd door dit grote verschil in de getallen en ontdekten dat het probleem zat in het negatief geladen chloor in zeewater. Dit chloor is verantwoordelijk voor de toename van de reactiesnelheid en draagt bij aan een toename van het waterstofperoxidegehalte in het water.

Volgens de onderzoekers heeft de nieuwe technologie voor het omzetten van zonne-energie in elektriciteit een rendement van ongeveer 0,3%, het rendement van de fotokatalytische methode (met behulp van de versnelling van een chemische reactie) voor de productie van waterstofperoxide bedraagt 0,55% en het rendement van de brandstofcel bedraagt 50%.

Natuurlijk is de algehele efficiëntie van de nieuwe energieproductietechnologie vrij hoog, maar conventionele zonnepanelen hebben zich inmiddels bewezen als efficiënter. Professor Shunichi Fukuzumi en zijn collega's zijn ervan overtuigd dat de efficiëntie van de nieuwe methode kan worden verbeterd door verbeterde materialen voor de foto-elektrochemische cel te gebruiken. De experts zijn ook van plan manieren te vinden om de kosten van energieproductie te verlagen.

[ 1 ], [ 2 ]