Op het eerste gezicht lijkt waterstofgas een ideale energiedrager: het stinkt niet, bij verbranding komt er alleen water vrij en het is ruimschoots voorhanden. Bovendien is het niet echt ingewikkeld om water te splitsen in waterstof en zuurstof, maar er is wel wat energie voor nodig.

Natuurlijk is die energie te halen uit fossiele brandstoffen, maar daarmee wordt het paard achter de wagen gespannen. Op allerlei plekken wordt daarom gepoogd om water te splitsen met behulp van zonnecellen. Zo ook aan de TU/e.

“We gebruiken hiervoor zonnecellen gemaakt van polymeren”, legt Robin Willems, in november afgestudeerd aan de faculteit Scheikundige Technologie, uit. “We stapelen drie van die zonnecellen op elkaar zodat ze zoveel mogelijk licht absorberen. Het licht wordt omgezet in de elektrische energie die nodig is om het water te splitsen.”

Zonlicht alleen is niet voldoende. Aan de onderkant van de cellen zijn twee kleine katalysatoren bevestigd: stoffen die de waterstof- en zuurstofatomen van elkaar lostrekken. De taak van Willems was uit te zoeken welke katalysatoren hiervoor het meest geschikt zijn.

“Er bestaan al katalysatoren die een goede werking hebben, alleen bevatten die vaak edelmetalen”, zegt Willems. “Er zijn echter niet genoeg edelmetalen om waterstofsplitsing op grote schaal uit te voeren. Het idee was dus om materialen te gebruiken die meer voorkomen in de natuur.”

De student testte verschillende soorten katalysatoren en koos uiteindelijk voor nanodeeltjes kobaltoxide om aan het water te binden, en een combinatie van nikkel, molybdeen en zink om de waterstofmoleculen los te trekken. Hoewel dit bekende katalysatoren zijn, waren ze niet eerder gebruikt in combinatie met polymere zonnecellen.

“We hebben een kleine applicatie gemaakt en die in een bak met water gedaan. Daar lieten we zonlicht op schijnen en als het werkte, moesten er belletjes zuurstof en waterstof omhoog borrelen. Dat is vorige week gelukt”, vertelt Willems trots.

Op dit moment zet de applicatie nog maar twee procent van de zonne-energie om in waterstofenergie. Door zowel de zonnecel als de katalysator te verbeteren, moet dit percentage omhoog te schroeven zijn tot vijf of zes procent. Dat is echter voer voor volgende onderzoekers. Vooralsnog is Willems vooral blij dat het principe blijkt te werken.

“We zijn de eersten die het voor elkaar hebben gekregen water te splitsen met deze materialen. Het ziet er allemaal nog een beetje houtje-touwtje uit, maar het werkt wel.”