Japanse onderzoekers ontwikkelden een materiaal dat water splitst in waterstof en zuurstof onder invloed van zichtbaar licht.
Hét materiaal van de toekomst kan water splitsen in waterstof- en zuurstofgas met behulp van zonlicht. Omdat zonlicht en water hernieuwbare natuurlijke bronnen zijn, maakt het een duurzame productie van waterstof mogelijk. Waterstof is een goede en vooral schone brandstof, want bij de verbranding ontstaat alleen maar water.
Een watersplitsingskatalysator berust op hetzelfde principe als de zonnecel. In een zonnecel veroorzaakt invallend zonlicht een scheiding van negatieve en positieve ladingen. Deze komen weer bij elkaar via een stroomkring die buiten het materiaal om loopt, zodat er een elektrische stroom ontstaat. Bij de katalysator gaan de gescheiden ladingen niet een externe stroomkring in, maar reageren ze aan het oppervlak met het water dat de katalysator omringt.
Meer licht absorberen
Al sinds de jaren zeventig zoekt men naarstig naar een geschikt materiaal voor de katalysator, maar altijd is het óf niet goed genoeg in het absorberen van licht óf niet goed genoeg in het splitsen van water. Bovendien moet het tegen aantasting bestand zijn. De weinige werkende katalysatoren die tot nu toe zijn ontwikkeld, absorberen enkel ultraviolet licht. Dat maakt maar vier procent uit van het zonlicht en ze zijn dus niet erg efficiënt. Van katalysatoren die zichtbaar licht – bijna de helft van het zonnespectrum – gebruiken, valt veel meer te verwachten.
Begin december lukte het Japanse wetenschappers voor het eerst om een materiaal te maken dat zichtbaar licht goed absorbeert, niet wordt aangetast én water kan splitsen: het halfgeleidermateriaal indium-tantaal-oxide met daarin een heel klein beetje nikkel. Ondanks de gunstige combinatie van eigenschappen is helaas ook van deze katalysator de efficiëntie nog niet groot genoeg voor praktisch gebruik: minder dan één procent.
De ontdekking vormt wel een belangrijke stap in de goede richting. De volgende stap zal bestaan uit de ontwikkeling van materialen die een nog groter deel van het zichtbare licht absorberen en verbetering van de efficiëntie door een vergroting van het katalysatoroppervlak.
Mirjam Leunissen
