Heliumbombardement geeft ijzer een nanostructuur op maat

Om zonne-energie op te slaan in waterstof is een materiaal nodig dat water kan splitsen in waterstof en zuurstof, door licht in te vangen en efficiënt te vervoeren naar de plaats waar de chemische reactie plaatsvindt. Een metaaloxide met een schuimige structuur op nanoschaal is daarvoor goed geschikt, dankzij zijn grote oppervlak. In eerder onderzoek lieten Irem Tanyeli en collega’s al zien dat ze zulk ‘nanoschuim’ kon blazen in het zeldzame metaal wolfraam met een dicht, relatief koud heliumplasma in Differ’s plasma-experimenten Magnum-PSI en Pilot-PSI. Door ophoping van helium in het metaaloppervlak ontstaan bellen, die openbreken in een schuimachtige structuur. Die poreuze structuur is na oxidatie geschikt als fotokatalysator voor het splitsen van water.

Schuim onder controle

De nieuwe resultaten van Tanyeli en collega ‘s laten zien dat hun opschuimtechniek ook werkt met het ruim voorradige metaal ijzer. Uit de metingen blijkt verder dat de structuur die het schuim krijgt tijdens het heliumbombardement alleen afhangt van de temperatuur van het metaaloppervlak en van de duur van de blootstelling. Zo kunnen ze de katalysator de gewenste schuimstructuur geven. In vervolgonderzoek wil Tanyeli met haar collega’s het rendement van de nieuwe fotokatalysator bepalen. Het wolfraam nanoschuim uit haar eerdere experimenten presteert met een fotostroom rond 1 mA/cm2 bij 1,23V al vergelijkbaar met andere fotokatalysatoren.

Solar fuels: duurzame energie omzetten in brandstof

Een energie-infrastructuur met een groot aandeel van duurzame, fluctuerende bronnen zoals zon en wind vraagt om een efficiënte manier van energieopslag en transport. In zijn solar fuels-programma werkt Differ aan de opslag van duurzaam opgewekte elektriciteit in de vorm van chemische bindingen. Differ richt zich daarbij onder andere op efficiënte recycling van CO2 naar methaan en op de productie van waterstof. Zulke brandstoffen hebben een hogere energiedichtheid dan elektrische opslag en sluiten beter aan op de bestaande energie-infrastructuur.