maart 2022 - Jaarbeurs
Energie / 16 juli 2024

Nieuwe elektrolyser wekt zelf zonne-energie op voor groene waterstof

Een nieuwe elektrolyser is in staat met behulp van zonne-energie die het apparaat zelf opwekt groene waterstof te produceren. Het gaat om een volledig losstaande unit, waarin alle benodigde componenten zijn geïntegreerd.

De elektrolyser is ontwikkeld door het Fraunhofer Institute als onderdeel van het Neo-PEC-onderzoeksproject. Het Duitse organisatie voor toegepast wetenschappelijk onderzoek ziet een belangrijke rol weggelegd voor waterstof in het terugdringen van onze klimaatimpact. “Een brandstof die verbrand zonder CO2 af te geven, moet indien mogelijk zonder enige CO2-voetafdruk worden geproduceerd”, stelt het Fraunhofer Institute.

Groene waterstof

Concreet doelt het instituut daarbij op groene waterstof. Een elektrolyser zet water met behulp van elektriciteit om in waterstof en zuurstof. Indien hierbij gebruik wordt gemaakt van duurzame energiebronnen voor elektriciteit is sprake van groene waterstof. Gaat het om niet duurzame energiebronnen? Dan noemen we dit grijze waterstof.

Al langer is het mogelijk groene waterstof op te wekken. De elektrolysers die hiervoor nodig zijn zijn in de praktijk echter omvangrijk, complex, kostbaar en onderhoudsintensief. Daarnaast zijn de apparaten in de praktijk moeilijk leverbaar, onder meer door de grote vraag naar duurzame energiebronnen.

Foto-elektrochemische cellen

Het Fraunhofer Institute zet foto-elektrochemische cellen (photoelectrochemical cell / PEC) genoemd. Dit is een zonnecel die door foto-elektrochemie licht omzet in elektrische energie. Binnen het Neo-PEC-onderzoeksproject werken onderzoekers van drie Fraunhofer Instituten samen aan een modulaire oplossing op dit gebied: Fraunhofer Institute for Ceramic Technologies and Systems (IKTS), Fraunhofer Institute for Surface Engineering and Thin Films (IST) en Fraunhofer Center for Silicon Photovoltaics (CSP).

Een concrete ontwikkeling van het team is de zogeheten tandem-PEC-module. Deze is op veel vlakken vergelijkbaar met een traditionele PEC-module. Kenmerkend is echter dat zowel de productie van zonne-energie als het elektrolyseproces in dezelfde unit plaatsvindt. Dit in tegenstelling tot traditionele PEC’s, waarbij de opwekking van zonne-energie en het elektrolyse-proces op andere plekken plaatsvinden.

“Het volledige proces vindt plaats in een en dezelfde unit. Voorzichtigheid is daarbij geboden: aangezien het proces resulteert in waterstof en zuurstof moet de structuur zijn ontworpen om een strikte scheiding te behouden tussen de twee elementen gedurende generatie en daarna”, melden de onderzoekers.

Glasplaat met geleidende materiaal aan beide zijden

De tandemcel is voorzien van een glasplaat die aan beide kanten is voorzien van geleidende materialen. Indien het zonlicht het glas raakt, absorbeert een kant van de module de korte golf-straling. De lange golf-straling gaat juist door dit glas, en wordt door de coating aan de andere zijde geabsorbeerd. De module geeft waterstof vervolgens af op de ene zijde (die als kathode fungeert) en zuurstof aan de andere zijde (die als anode fungeert).

De tandemcel van het Fraunhofer Institute (beeld: Fraunhofer IKTS)
De tandemcel van het Fraunhofer Institute (beeld: Fraunhofer IKTS)

De onderzoekers zijn erin geslaagd een zeer puur geleidend materiaal te ontwikkelen, wat helpt de opbrengst van het elektrolyseproces te vergroten. “We gebruiken de dampfase voor het vormen van lagen van slechts nanometers dik op het glas. De structuren die we in het proces creëren hebben een enorme impact op de reactoractiviteiten naast de daadwerkelijke materiaaleigenschappen, die we eveneens hebben geoptimaliseerd”, licht Dr. Arno Görne, groepsmanager Functionele Materialen voor Hybride Systemen bij het Fraunhofer Institute for Ceramic Technologies and Systems IKTS, toe.

Goed voor bereik van 20.000 kilometer per jaar

Het resultaat is een reactor met een actief oppervlak van een halve vierkante meter. Geproduceerde waterstof kan direct worden opgevangen en gekwantificeerd. Op dit moment kan één enkele module die onder Europese omstandigheden wordt blootgesteld aan zonlicht ruim 30 kilogram waterstof per jaar genereren op een oppervlak van 100 vierkante meter. Met deze opbrengst kan een waterstofauto bijvoorbeeld 15.000 tot 20.000 kilometer afleggen, melden de onderzoekers.

“Wat betreft de afmetingen van de tandemcel worden we beperkt door het feit dat onze module het water direct splitst, maar daarvoor is het ook nodig dat elektriciteit van de ene naar de andere kant gaat. Naarmate het moduleoppervlak groter wordt, heeft de stijgende weerstand een ongunstig effect op het systeem. Zoals de zaken er nu voor staan, is het bestaande format optimaal gebleken. Het is stabiel, robuust en aanzienlijk groter dan welke vergelijkbare oplossing dan ook”, stelt Görne. De compacte elementen kunnen naar behoefte zonder negatieve bijwerkingen worden aangesloten, van een enkele module tot grote oppervlakken. Dit noemen de onderzoekers een belangrijk voordeel van hun oplossing.

Auteur: Wouter Hoeffnagel
Beeld: PublicDomainPictures via Pixabay

Deel dit artikel

Meer nieuws

IJzerpoeder gebruiken als nieuwe hernieuwbare energiedrager in de industrie

(productnews)
IJzerpoeder kan energie opslaan op een zeer compacte, goedkope, veilige, milieuvriendelijke en CO2-vrije manier. Deze...
IJzerpoeder kan energie opslaan op een zeer compacte, goedkope, veilige, milieuvriendelijke en CO2-vrije manier. Deze combinatie maakt het een kansrijke oplossing voor de vergroening van de energie-intensieve industrie en bijvoorbeeld...
Energie / 16-09-2024
Lees meer

4CEE neemt Tradeinterop over

4CEE neemt Tradeinterop over

(PARTNER NIEUWS)
Algemeen / 16-09-2024
(productnews)
4CEE neemt de speler op het gebied van e-facturatie en e-procurement Tradeinterop over. 4CEE integreert daarbij alle...
4CEE neemt de speler op het gebied van e-facturatie en e-procurement Tradeinterop over. 4CEE integreert daarbij alle activiteiten van Tradeinterop in zijn portfolio. Tradeinterop levert onder meer boekhoudsoftware voor e-facturatie,...
Algemeen / 16-09-2024
Lees meer

Eurocommissaris Breton bezorgd over Europese auto-industrie

Eurocommissaris Breton bezorgd over Europese auto-industrie

(PARTNER NIEUWS)
Automotive / 10-09-2024
(productnews)
Eurocommissaris Thierry Breton maakt zich grote zorgen over de Europese auto-industrie. Breton meldt er binnen de Europese...
Eurocommissaris Thierry Breton maakt zich grote zorgen over de Europese auto-industrie. Breton meldt er binnen de Europese Commissie onrust is uitgebroken over ontwikkelingen binnen de sector. Aanleiding zijn de problemen...
Automotive / 10-09-2024
Lees meer

Startup Carbyon haalt miljoenen op voor uit de lucht halen van CO2

(productnews)
Het Eindhovense Carbyon haalt bij investeerders 15,3 miljoen euro op voor het afvangen van CO2 uit de lucht. Het wil het...
Het Eindhovense Carbyon haalt bij investeerders 15,3 miljoen euro op voor het afvangen van CO2 uit de lucht. Het wil het geld gebruiken voor het demonstreren zijn zogeheten Direct Air...
Algemeen / 09-09-2024
Lees meer

Blijf op de hoogte, schrijf je in voor onze nieuwsbrief

Je ontvangt maximaal 1x per week het laatste nieuws per email.
Inschrijven