Een team Belgische elektro-ingenieurs hoopt op termijn waterstof te kunnen produceren via zonnepanelen. Met hun onderzoek kaapten de ingenieurs Jan Rongé, Tom Bosserez, en Lisa Geerts onder supervisie van professor Johan Martens de Febeliec Energy Award weg.
Aan de award is een prijzenpakket van ruim 4000 euro gekoppeld. Febeliec, de organisatie van industriële energieverbruikers, wil met de prijs projecten, concepten of ideeën belonen die een rol kunnen spelen in het oplossen van de gigantische energie-uitdagingen waar België voor staat. De Belgische industrie betaalt voor elektriciteit 27 tot 73 procent meer dan onze buurlanden, terwijl de bevoorradingszekerheid onder druk staat.
De jury, onder leiding van François Cornelis, voormalig vicevoorzitter van Total, was vooral gecharmeerd door de innovatieve kant van het project. Dat kan op termijn mogelijk bijdragen tot de integratie van meer hernieuwbare energie in het stroomnet, door groene energie op te slaan in waterstof. De ingenieurs baseerden zich op het natuurlijke proces van fotosynthese, waarbij planten zonne-energie opslaan, carbondioxide en water opnemen, en zuurstof teruggeven.
Poreus zonnepaneel
Via artificiële fotosynthese willen de Belgische onderzoekers dat proces gebruiken om waterstof te produceren. Tot nu toe gebeurt dat via foto-elektrochemische cellen (PEC), die water gebruiken. Die technologie is nog te duur om te concurreren met waterstof uit fossiele bronnen. Het team ingenieurs mikt op kleinschalige toestellen met lage kosten die zich baseren op zonne-energie en de vochtigheid in de lucht.
Hun oplossing gaat uit van een poreus zonnepaneel, dat het zonlicht in elektrische energie omzet. Met elektrokatalysatoren en water wordt vervolgens waterstof gemaakt. Het water dat het toestel nodig heeft om waterstof te maken, haalt het uit de luchtvochtigheid. Rongé: “Daardoor kan deze oplossing in principe zelfs in woestijnen bruikbaar zijn, want ook daar zit in elke kubieke meter lucht ongeveer 5 gram water.” Het toestel dat de Belgen hebben ontworpen, is CO2-neutraal, grotendeels met gas gevuld, en weegt dus weinig, en verbruikt bovendien geen water uit de schaarse wereldvoorraden aan zoet water.
Verder onderzoek nodig
Ondanks de veelbelovende resultaten, is een commerciële doorbraak nog niet voor direct. De efficiëntie van de oplossing ligt momenteel nog vrij laag: een klassiek zonnepaneel haalt ongeveer 20 procent, de waterstofversie komt uit op 10 procent. Daardoor kan een zonnedak van 60 tot 70 m², met de huidige technologie, per dag ongeveer voldoende waterstof produceren om zowat 100 kilometer te rijden.
Bovendien moet de impact van de poriën op de zonnepanelen nog verder worden onderzocht. De resultaten van het theoretische en het experimentele onderzoek daarnaar worden eerstdaags verwacht. Indien de ingenieurs al de complexe processen in de verschillende componenten in kaart kunnen brengen en begrijpen, kan er worden gedacht aan een bruikbaar luchtgebaseerde PEC-cel.
Ten slotte moeten ook de toekomstvoorspellingen over het gebruik van waterstof als oplossing voor onze mobiliteitsproblemen, of als element in de opslag van hernieuwbare energie, worden bewaarheid. Misschien wordt dat nog de grootste uitdaging, al kan de uitvinding ook daar een rol spelen, doordat waterstof decentraal kan worden geproduceerd.
