Ultradunne zwarte fosfor met zon geeft waterstof

Zwarte fosfor en bismuthvanadaat zouden water met behulp van zonlicht efficiënt splitsen

BP = zwarte fosfor, BiVO4 = bismuthvanadaat H2O = water , (afb: univ. van Osaka)

Voor veel wetenschappers is de ultieme oplossing van ons (fossiele) energieprobleem de splitsing van waterstof. Nu kost die watersplitsing een hoop energie en er is al heel wat afgeprutst om die reactie rendabel te maken, door, bijvoorbeeld de energie van de zon daarvoor te gebruiken. De enig echte allesverzengende oplossing is, voor zover ik weet, nog steeds niet gevonden. Onderzoekers van de universiteit van Osaka (Jap) doen weer een gooi naar eeuwige roem op dit gebied door uiterst dunne katalysatorvelletjes van zwarte fosfor en bismuthvanadaat in de strijd te gooien. Dat klinkt nogal exotisch (en daarom onpraktisch).

Waterstofgas is een in sommige ogen de ideale energiebron, maar er zitten nergens waterstofbronnen. Dat ideale dat zit nog, want waterstofgas is bijzonder explosief en moet bovendien gemaakt worden door het splitsen van water of methaan. Het ideale zou zijn dat als je waterstof verbrandt je water krijgt.
Het persbericht dat ik hier omzet vertelt dat het punt is waterstof goedkoop te maken, maar het echte probleem is bij de productie van waterstof minder energie te gebruiken dan er bij de productie van waterstofgas wordt gebruikt. Daarbij zijn katalysatoren handige hulpjes, maar die kunnen het probleem niet oplossen. Er zal altijd meer energie in de productie van waterstof moeten worden gestoken dan er door verbranding aan energie wordt gegenereerd. We moeten het dan hebben van bronnen die ons gratis en overvloedig energie leveren met aan top onze zon.

De onderzoekers in Japan hebben (weer eens) een nieuwe katalysator ontwikkeld om uit water waterstof te maken met behulp van de zon. “Het was niet mogelijk om zichtbaar licht te gebruiken voor die fotokatalyse, maar de combinatie van zwarte fosfor voor de reductie van water tot waterstof en van bismuthvanadaat voor de oxidering van water tot zuurstof maakt het mogelijk een groot deel van het zonlichtspectrum te gebruiken om waterstof en zuurstof te maken met een niet eerder behaald rendement”, zegt onderzoeker Mingshan Zhu.

Tweedimensionaal

Zwarte fosfor heeft een platte, tweedimensionale (want vlakke) structuur zoals de koolstofstructuur grafeen. Zwarte fosfor absorbeert licht van het hele zichtbare spectrum van het zonnelicht. Bismuthvanadaat is een bekende oxidatiekat. Net zoals planten elektronen heen en weer ‘schuiven’ bij de fotosynthese om water te splitsen om zuurstof te maken, zorgen beide katalysatoren voor een snelle elektronenoverdracht onder invloed van de zonne-energie (het licht).
De onderzoekers zijn wel eerlijk door te zeggen dat ze niet meteen hét ei van Columbus hebben gevonden. “We hebben een belangrijke horde genomen, maar er blijft nog veel onderzoek te doen om waterstof tot een praktische brandstof te maken”, zegt medeonderzoeker Tetsuro Majima

Bron: EurekAlert

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.