Directe omzetting van zonlicht in groene brandstof zoals waterstof of methanol is een veelbelovend alternatief voor het gebruik van fossiele brandstoffen en wordt intensief bestudeerd. De efficiëntie waarmee door de huidige generatie fotokatalysatoren zonlicht in brandstof wordt omgezet is echter laag. Om deze efficiëntie te verbeteren, is het essentieel om de keten van ultrasnelle processen, geïnitieerd door absorptie van zonlicht, te beheersen. Deze processen kunnen in real-time worden gevolgd door gebruik te maken van geavanceerde optische technieken, gebaseerd op femtoseconde-laserpulsen.
Wat er precies gebeurt in de fotokatalysator-nanostructuur direct na lichtabsorptie is heel belangrijk voor de efficiëntie waarmee zonlicht in brandstof wordt omgezet. De fotokatalysator bestaat uit een aantal units, waaronder een lichtabsorberend deel dat via een brug is verbonden met een katalysator die de brandstof produceert uit bijvoorbeeld water. De huidige fotokatalysatoren zijn zodanig ontworpen dat lichtabsorptie leidt tot een verschuiving van elektrondichtheid van het lichtabsorberende deel naar de brug, die fungeert als elektronopslagreservoir en zorgt voor toevoer van elektronen naar de naburige katalysator voor waterstofvorming.
Deze studie laat zien dat het omzeilen van deze designbenadering de omzetting van zonlicht in waterstof sterk verbetert. De nieuw ontwikkelde strategie is gebaseerd op een elektronopslagreservoir elders in de fotokatalysator; hierdoor worden verliezen die kunnen optreden voordat waterstofvorming plaatsvindt gereduceerd. De sterke verbetering in waterstofoutput die gerealiseerd is, illustreert de mogelijkheden van deze nieuwe benadering.
Dit onderzoek is uitgevoerd in de Optical Sciences groep (TNW/Mesa+) door PhD student Qing Pan en assistant professor dr. ir. Annemarie Huijser. Het is het resultaat van een zeer internationale samenwerking met groepen in Wenen, Ulm, Giessen, Groningen en Dublin, en is financieel ondersteund door de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO) en de EU-Cost Action Perspect-H2O.
Qing Pan, Leon Freitag, Tanja Kowacs, Jane C. Falgenhauer, Jeroen P. Korterik, Derck Schlettwein, Wesley R. Browne, Mary T. Pryce, Sven Rau, Leticia González, Johannes G. Vos and Annemarie Huijser: "Peripheral ligands as electron storage reservoirs and their role in enhancement of photocatalytic hydrogen generation", Chem. Commun., 2016, 52, 9371-9374.
Zie ook http://os.tnw.utwente.nl/.
Megaohmmeters op batterijen. Het aanbod werkplaatsuitrusting van TME omvat onder meer professionele apparaten van Fluke.…
De HCX oliepeilglazen van Elesa+Ganter bieden een geavanceerde oplossing voor industrieel onderhoud en productie. Deze…
Een kleinschalig en compact apparaat, Fuze, gebouwd door de Amerikaanse startup Zap Energy heeft plasma…
Al 15 jaar is het Festo Bionic Learning Network gefascineerd door vliegen. Het team heeft…
Kwantummechanische verschijnselen zoals radioactief verval, of algemener: ‘tunnelen’, vertonen intrigerende wiskundige patronen. Twee onderzoekers aan…
Een nieuwe ultragevoelige glasvezelsensor kan deeltjes met een diameter tot 50 nanometer detecteren. In de…