zonnepaneel produceert waterstof

Een beetje chemie op je dak: zonnepaneeltje produceert waterstofgas
23-03-2016
Een team bio-ingenieurs experimenteert met een miniatuurzonnepaneeltje dat waterstofgas aanmaakt en op die manier zowel elektriciteit als brandstof kan leveren. Waterstofgas kan bovendien op grote schaal CO2 reduceren en omzetten naar bruikbare stoffen. “De chemie wordt vaak scheef bekeken als een vervuilende industrie, maar voor een uitdaging als de klimaatverandering zou ze wel eens dé oplossing kunnen aanreiken.”

Waterstofgas is al langer een groene belofte. Het is een licht gas dat je onder druk kunt opslaan in een tank. In een brandstofcel is het onmiddellijk om te zetten naar elektriciteit. Autoconstructeurs werken al aan een elektrische wagen op basis van waterstofgas, maar een grote doorbraak kwam er tot nu toe niet.

Dat heeft vooral te maken met de productie van waterstofgas, vertelt Johan Martens van het Centrum voor Oppervlaktechemie en Katalyse. “In de natuur komt het niet voor; het wordt normaal gezien gewonnen uit fossiele brandstoffen. Dat gaat dus gepaard met de uitstoot van CO2. Er wordt onderzoek gedaan naar alternatieve technologieën, zoals elektrolyse: je stuurt een elektrische stroom door water en daarbij ontstaat zuurstof en waterstofgas. Op zich een proces zonder vervuiling, maar je hebt er wel elektriciteit bij nodig, en die komt ook nog vaak uit fossiele brandstoffen. Het is nu zaak om een echt duurzame productiemethode te vinden, die economisch kan concurreren met fossiele brandstoffen.”


Het onderzoeksproject ‘Solar Hydrogen from Air’ won de eerste Energy Award waarmee Febeliec, de vereniging van industriële energiegebruikers, een idee lauwert dat bijdraagt aan de oplossing van de energieproblemen van de Belgische industrie. Op de foto het onderzoeksteam: professor Johan Martens (m.) omringd door (vlnr) bio-ingenieur Tom Bosserez, doctor Christos Trompoukis en bio-ingenieurs Jan Rongé en Lisa Geerts | © KU Leuven - Rob Stevens

Alles-in-één-systeem
Zijn team is het eerste ter wereld dat met niets anders dan zonlicht en waterdamp uit de lucht waterstofgas kan produceren. “We hebben onze zonnecellen al uitgeprobeerd op het dak, en het werkt.” Al moet je je er in de experimentele fase nog geen standaard zonnepaneel bij voorstellen: het gaat om een apparaat van een tiental vierkante centimeter. “Het bestaat uit een reactor met twee compartimenten: aan de ene kant komt licht en lucht binnen, aan de andere kant eindigen we met waterstofgas. Tussen de twee compartimenten zitten de flinterdunne zonnecel, bedekt met membranen om te filteren, en katalysatoren, stoffen die de vorming van waterstofgas op gang brengen. We hoeven geen water, zuren of andere hulpstoffen toe te voegen, en het zonlicht zorgt voor de energie.”

"In principe is dit toestel zelfs bruikbaar in de woestijn, want ook daar zit in elke kubieke meter lucht ongeveer vijf gram water."
“Het unieke is dat het een alles-in-één-systeem is, met lucht als bron van water en met directe productie van waterstofgas. Het systeem is ook CO2-neutraal en er is geen nettoverbruik van water: het water dat het toestel nodig heeft, haalt het uit de lucht en geeft het ook weer af aan de lucht. In principe is dit toestel zelfs bruikbaar in de woestijn, want ook daar zit in elke kubieke meter lucht ongeveer vijf gram water.”

Breed toepasbaar
De opbrengst van het nieuwe zonnecelletje ligt nu nog lager dan die van een traditioneel zonnepaneel, maar dat willen Johan Martens en zijn team nog verbeteren met verder onderzoek. Zal het in de toekomst ooit kunnen concurreren met de gewone fotovoltaïsche zonnepanelen? “De twee systemen kunnen naast elkaar bestaan. Een traditioneel zonnepaneel wekt elektriciteit op voor direct verbruik. De kracht van onze zonnecel zit hem in de brede toepasbaarheid: met waterstofgas kan je niet enkel elektriciteit opwekken, je kunt het ook als een chemische, hernieuwbare brandstof gebruiken.”

Zo ziet Martens in waterstofgas zelfs perspectieven voor een oplossing voor de klimaatverandering. “We leven in een koolstofwereld: daar kunnen we niet omheen. We moeten de CO2-uitstoot niet bannen uit onze economie, maar we kunnen de geproduceerde CO2 wel opvangen en recycleren tot nieuwe brandstof of tot bruikbare chemicaliën.” En op dat vlak biedt waterstofgas perspectieven voor de industrie, gelooft Martens. “Als je aan CO2 waterstofgas toevoegt, kan je bijvoorbeeld synthetisch aardgas maken.”

De CO2-emissie van huishoudens en voertuigen is veel moeilijker te verlagen: “Maar ook daar kan waterstofgas een rol spelen. Als elk huis met ons zonnepaneel zijn eigen waterstofgasgenerator krijgt, kan je alle nodige energie lokaal produceren. Of de carrosserie van een wagen zou kunnen worden uitgerust met onze technologie om waterstofgas te produceren. Je kan het vergelijken met het opladen van een elektrische auto, alleen heb je geen oplaadpunt nodig, enkel zonlicht.”

“De chemie wordt vaak scheef bekeken als een vervuilende industrie. Maar voor een uitdaging als de klimaatverandering zou ze wel eens dé oplossing kunnen aanreiken.”

Ilse Frederickx