Categories: Actueel

Nieuwe designstrategie voor waterstof producerende fotokatalysatoren

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.

Nieuwe designstrategie

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.

Team

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/.

Redactie Engineersonline

Recent Posts

Nieuwe isolatieweerstandstesters van Fluke 1535 i 1537

Megaohmmeters op batterijen. Het aanbod werkplaatsuitrusting van TME omvat onder meer professionele apparaten van Fluke.…

4 dagen ago

Op het juiste niveau: innovatie door de HCX oliepeilglazen-serie

De HCX oliepeilglazen van Elesa+Ganter bieden een geavanceerde oplossing voor industrieel onderhoud en productie. Deze…

4 dagen ago

Fusie-energieapparaat bereikt temperatuur van 37 miljoen graden

Een kleinschalig en compact apparaat, Fuze, gebouwd door de Amerikaanse startup Zap Energy heeft plasma…

5 dagen ago

Festo BionicBee  vliegt autonoom in een zwerm

Al 15 jaar is het Festo Bionic Learning Network gefascineerd door vliegen. Het team heeft…

5 dagen ago

Het eind van de kwantumtunnel

Kwantummechanische verschijnselen zoals radioactief verval, of algemener: ‘tunnelen’, vertonen intrigerende wiskundige patronen. Twee onderzoekers aan…

5 dagen ago

Nanofotonische glasvezelsensor-oplossing om het ultrakleine te detecteren

Een nieuwe ultragevoelige glasvezelsensor kan deeltjes met een diameter tot 50 nanometer detecteren. In de…

5 dagen ago