Superkritische kooldioxide als energiebron

fasediagram koolstofdioxide

Kooldioxide is boven een bepaalde temperatuur en druk superkritsch (lichtblauwe deel van dit fasediagram (afb: Wiki Commons)

Kooldioxide zit ons ‘dwars’ vanwege het broeikaseffect dat dat gas in de atmosfeer teweegbrengt, maar CO2 kan zoveel meer. Planten gebruiken het gas om te groeien en in superkritische vorm kun je met kooldioxide energie produceren; 30% als alles meezit. Lees verder

Fotosynthesezonnecel vangt schommeling zonlicht op

Kwantumwarmtemachinefotocel

Fotonen maken in twee ‘kanalen’ (a en b) elektronen vrij voor de machine (M) (afb: Nathaniel Gabor and Tamar Melen)

Onderzoekers van de universiteit van Californië in Riverside zouden kwantum-mechanica en fotosynthese tot symbiose hebben gebracht bij hun ‘kwantumwarmte-machinefotocel’. Die zou geen last hebben van de schommeling in het lichtaanbod en daarom alleen al efficiënter zijn dan de aloude siliciumcel. Hoe hoog het rendement van de fotosynthecel is vertelt het verhaal niet, mogelijk wel waarom planten groen zijn. Lees verder

(Kunstmatige) fotosynthese legt (extra) kooldioxide vast

Calvincyclus of donkerreactie om kooldioxide om te zetten

De Calvincyclus is een van de (nu) zeven cycli om kooldioxide en water om te zetten in biomoleculen (afb: 10voorbiologie.nl)

Ik gooi ze maar even op een hoop, deze twee ontwikkelingen, want in beide gevallen gaat het om het vastleggen van meer CO2. Het ene onderzoek gaat om een kunstmatig fotosynthese-systeem, dat ontwikkeld is door Thomas Schwander van het Max Planck-instituut in Marburg (D). Het zou vijf keer effectiever zijn dan het natuurlijke proces. Het andere onderzoek gaat om het oppoken van de fotosynthese van een tabaksplant met 20% door onderzoekers uit Amerika. Daardoor wordt meer CO2 omgezet in voor de plant (en mens) nuttige stoffen. De tabaksplant is als ‘proefkonijn’ gekozen omdat daar makkelijk mee te werken zou zijn, niet om zijn voedingswaarde. Of die twee processen veel kunnen doen aan het terugdringen van de kooldioxideconcentratie in de atmosfeer, blijft nog wel de vraag (maar alle beetjes helpen). Lees verder

Hybride perovskietcel komt uit op rendement van 17,8%

Hybride perovskiet/CIGS-zonnecellen

Prototypen van de duo-zonnecel: rechts de halfdoorzichtige perovskietcel, links de CIGS-cel (afb: Imec/ZSW/KIT)

Het is een beetje lastig te praten over zonnecellen. Er wordt vaak geschermd met rendementen, maar dan gaat het meestal om labsystemen. Hoeveel een zonnecel in de praktijk oplevert is daarmee niet vastgesteld. Ook niet of die zonnecel commercieel te produceren is. Perovskietcellen, bijvoorbeeld, krijgen een mooie toekomst toegedicht, maar, voor zover ik het heb meegekregen, hebben die problemen met de productie. Nu hebben Duitse en Belgische onderzoekers een hybride perovskiet/CIGS-cel (CIGS staat voor koper, indium, gallium en seleen) ontworpen, die een energetische rendement van 17,8% zou hebben. Dat zou meer zijn dan het hoogste rendement van ‘pure’ perovskietcellen (?). Lees verder

Rendeert thermo-elektriciteit nu eindelijk?

thermo-elektrisch rendement van hoogentropielegeringen

Een rasterelektronenmicroscoopopname van de hoogentropielegeringen (afb: Shen Guo)

Het fenomeen thermo-elektriciteit, het omzetten van warmte in elektriciteit, is al lang bekend. Dat wordt, onder meer gebruikt bij temperatuurmeting (thermokoppels). Er is echter ook al lang de hoop dat thermo-elektriciteit een rol kan spelen bij het benutten van restwarmte. Het rendement is echter tot nu toe zo laag dat het de moeite niet loont, hoewel onderzoekers van de universiteit van Chalmers (Zwe) melden dat bij lage temperaturen al efficiënte thermo-elektrische systemen zouden bestaan. Zij zouden nu het ‘ideale’ materiaal hebben gevonden voor omzetting bij hoge temperaturen: legeringen met een hoge entropie. Ik moet het nog zien. Lees verder

Nieuwe records op gebied zonnecellen

rem-opname perovskiet

Een rasterelektronenmicroscoopopname van een perovskietcel. De kristallijne gebiedjes voorkomen de achteruitgang van het materiaal (afb: Los Alamoslab)

Op het gebied van zonnecellen schijnen de ontwikkelingen nog steeds niet stil te staan. In dit artikel heb ik drie recente onderzoeken bij elkaar geveegd, waarin allerlei records worden gebroken: Australische onderzoekers hebben met een soort meertrapszonnecel een record gebroken voor een rendement met niet-geconcenteerd zonlicht (34,5%), Amerikaanse en Franse onderzoekers hebben de veelbelovende perovskietcellen nog een extra impuls gegeven  door cellen te maken die zichzelf repareren op weg naar een rendement van 45% (en meer) en onderzoekers van de universiteit van het Zweedse Lund beschrijven de voordelen van het gebruik van ijzercarbenen voor de ontwikkeling van efficiënte en goedkope zonnecellen. De Franse onderzoekers beloven binnenkort met een artikel te komen over perovskietcellen (officieel calciumtitaanoxide) die niet achteruitgaan in het gebruik. Als het nu nog niet goed komt met die zonnecellen, dan weet ik het niet. Voorlopig zijn de siliciumcellen nog steeds favoriet. Lees verder

Nanoglas zorgt voor optimale opbrengst zonnecellen

Listig zonnecelglas

De nanostructuur van het ‘listige’ zonnecelglas (afb: ACS/Nano)

Zonnecellen zijn technisch elegante vindingen, maar ze hebben wat minpuntjes. Zo zijn ze afhankelijk van de zon(nerichting) en raken ze gaandeweg vuil. Een optimale zonnecel beweegt met de zon mee en houdt zichzelf schoon. Onderzoekers van de Koning Abdoela-universiteit in Saoedi-Arabië en van de Nationale Universiteit van Taiwan schijnen nu een nanoglas ontwikkeld te hebben dat zichzelf schoonhoudt en zonlicht uit iedere hoek op de onderliggende zonnecellen ‘kaatst’, waarmee het rendement daarvan met 5 tot 28% zou toenemen; bij langdurig gebruik zou dat zelfs 46% kunnen zijn. Lees verder

Wiebelstaaf in plaats van windmolen

Wiebelstaaf

Zo zou een wiebelstaafpark er uit kunnen zien (afb: Vortex Bladeless)

Windmolens als energieleveranciers hebben al een aardig deel van de markt veroverd. Ze hebben echter wat nadelen. Zo zouden ze veel geluid produceren en voor veel vogels zijn ze vrij dodelijk. Daar komt bij dat ze nogal onderhoudsgevoelig zijn door de draaiende delen en de overbrenging. Spaanse ingenieurs hebben een alternatief ontwikkeld, dat, een deel, van die nadelen niet kent: de wiebelstaaf. Deskundigen hebben zo hun twijfels over de energieopbrengst van de wiebelstaaf, die aanzienlijk lager is dan van de huidige moderne windmolens.   Lees verder

Grafeen vormt team met silicium en perovskiet in zonnecellen

Zonnecel silicium/perovskiet

De opbouw van de ‘dubbelcel’ (perovskiet/silicium). Het perovskiet schijnt de zwarte laag te zijn (afb: F. Lang HZB)

Onderzoekers van het Helmholtz-centrum in Berlijn hebben een proces ontwikkeld om de kwetsbare perovskietlagen te bedekken met grafeen als contactmateriaal. In combinatie met silicium zou deze meerlaagse zonnecel een groter deel van het zonnespectrum omzetten in elektrische energie. Lees verder

Lichttruc maakt infrarood zichtbaar voor zonnecel

Opgevoerd licht voor rendabeler zonnecellen

Bewijzen van het ‘opvoeren’ van infraroodlicht in zichtbaar licht. Links infrarood met een golflengte van 800 nm (nabij-infrarood) dat is gericht op een mengsel van cadmiumselenide en rubreen. In foto b is de bron een ir-laser met een golflengte van 980 nm. (foto:Zhiyuan Huang, UC Riverside)

Bijna twee jaar terug ging het nieuws rond dat er een zonnecel was ontwikkeld die een zo groot mogelijk deel van het zonnespectrum omzet in elektrische energie en nu schijnt dat wiel opnieuw te zijn uitgevonden. Toen de universiteit van Pennsylvania met het ‘wondermateriaal’ perovskiet. Nu, ook uit Amerika, de universiteit van Californië in Riverside en als materiaal een combinatie van nanokristallen van een anorganische halfgeleider en organische moleculen. Die combinatie ‘herstructureert’ het zonnespectrum, waardoor zowel zichtbaar als infraroodlicht kan worden omgezet in elektrische energie. Dat zou de opbrengst van de zonnecellen met eenderde vergroten. Die ‘opvoer’methode zou ook nuttig kunnen zijn bij beeldtechnieken en voor gegevensopslag, zo stellen de onderzoekers. Lees verder