In de toekomst veel goedkoper elektrisch rijden op waterstof komt een stap dichterbij. Onderzoekers van de TU Delft vonden namelijk een voordeligere en efficiëntere manier om waterstof uit zonlicht te halen met een rendement van bijna vijf procent. Een nieuw record van dit type opstelling.
Wie elektrisch wil rijden, kan kiezen uit auto’s die gebruik maken van een accu waarin elektrische energie is opgeslagen of een brandstofcelauto. Daarbij wordt elektrische energie aan boord gemaakt dankzij bijvoorbeeld waterstof. Met als grote voordeel dat alleen water de afvalstof is. Daardoor is het een veelbelovende en schone techniek. Momenteel is al een brandstofcelauto in productie: de aangepaste Hyundai ix35. Maar het is nog een heikel punt om goedkoop en op grote schaal waterstof te maken.
De aangepaste Hyundai ix35 is een waterstofauto.
Revolve Eco-RallyMomenteel worden daarom verschillende methodes onderzocht. Bijvoorbeeld waterstof uit elektrolyse, dat water splitst in zuurstof en waterstof. Of door houtafval of blauwalgen te gebruiken, die een soort kleine waterstoffabriekjes zijn. Een andere veel onderzochte methode is om het te maken uit zonlicht met behulp van een zonnecel die ook in zonnepanelen zit. Bij al deze verschillende methodes maken onderzoeksgroepen wereldwijd jacht op het behalen van een zo hoog mogelijk rendement bij zo laag mogelijke kosten.
Record
De TU Delft, dat samen werkte met het Berlijnse Helmholtz-Zentrum, zette een belangrijke stap voorwaarts door een goedkopere en stabiele methode te ontwikkelen om waterstof te produceren uit zonlicht. Het oude record stond op een rendement van 4,7 procent. “Maar daarbij werden vrij dure zonnecellen gebruikt”, zegt hoogleraar Technische Natuurwetenschappen Bernard Dam (TU Delft). Dam en collega’s gebruikten een veel goedkopere zonnecel en behaalden een rendement van 4,9 procent. De resultaten zijn gepubliceerd in Nature Communications.
Ze behaalden die prestatie door aan de zonnecel een fotoanode, een lichtgevoelig materiaal en halfgeleider, toe te voegen. En ze vervolgens slim samen te laten werken. “De fotoanode vangt een deel van het zonlicht op, de zonnecel het andere deel. De fotoanode zit in het water en zorgt daar voor een potentiaalverschil dat een scheiding veroorzaakt tussen waterstof en zuurstof. De zonnecel, die zich buiten het water bevindt, geeft aan dit proces een boost, waardoor die splitsing sneller verloopt.”
Dam verwacht dat met deze opstelling binnen drie jaar een rendement van tien procent haalbaar is. “Dan is het commercieel zeer aantrekkelijk. We gaan de komende tijd aanpassingen maken door onder meer andere oxides te proberen.”
Infrastructuur
De wetenschapper hoopt dat het onderzoek het gebruik van waterstofauto’s stimuleert. “Goedkoop veel waterstof produceren is een belangrijke stap die nog moet worden gezet, maar niet de enige. Er dient ook een infrastructuur te worden ontwikkeld om de waterstof te vervoeren naar bijvoorbeeld tankstations, waarvan er al een aantal in Nederland staan en nog worden ontwikkeld.”
Vaak worden waterstof- en accuauto’s als concurrenten gezien en wordt benadrukt dat voor maar een van de twee vormen van elektrisch rijden ruimte is. “Dat vind ik onzin. Beide kunnen naast elkaar bestaan. Bovendien kan je de methodes ook combineren. Een waterstofauto met een accu lijkt mij een goede toekomstige optie. Daardoor neemt de afstand die met een auto kan worden afgelegd flink toe en dat is nu vaak nog een probleem bij elektrisch rijden.”