Nieuwe zonnepanelen produceren direct groene waterstof

Nieuwe zonnepanelen produceren direct groene waterstof

Na 10 jaar onderzoek en ontwikkeling, stellen onderzoekers van de Belgische universiteit KU Leuven met een speciaal zonnepaneel waterstofgas uit vocht in de lucht te kunnen maken.

Nieuwe zonnepanelen produceren direct groene waterstof   

Er was 10 jaar ontwikkeling voor nodig, maar inmiddels zou uit één zonnepaneel tot 250 liter waterstof per dag uit waterdamp kunnen worden geproduceerd. Volgens het onderzoeksteam van professor Johan Martens betreft het een wereldrecord. Twintig van deze waterstof producerende zonnepanelen kunnen een gezin gedurende een jaar van voldoende stroom en warmte voorzien en is waterstof een alternatief voor de cv-ketel

Rechtstreeks waterstof maken   

Een standaard zonnepaneel zet 18 tot 20 procent van de zonne-energie om in elektrische energie. Als je vervolgens met die opgewekte energie ook nog water moet splitsen in waterstof en zuurstof, dan gaat er door omzettingsverliezen veel energie verloren. De onderzoekers zouden dat rendementsprobleem hebben opgelost met een zonnepaneel dat via een chemisch proces direct waterstof maakt. Met het Leuvense zonnepaneel (1,65 m²) zou 15 procent van het zonlicht rechtstreeks worden omgezet in waterstofgas.    

Op zoek naar waterstofmoleculen   

“Het is eigenlijk een unieke combinatie van fysica en chemie. In het begin hadden we 0,1 procent opbrengst en moesten we echt zoeken naar die waterstofmoleculen,” zo vertelt professor Martens aan de redactie van VRT Nieuws, “Vandaag zie je de waterstofmoleculen in bellen naar boven komen. Dus dat is tien jaar werken, altijd maar verbeteren, de problemen zoeken. Zo kom je uiteindelijk tot iets dat effectief kan werken.”    

250 liter waterstof per dag   

“Over een heel jaar genomen produceert het paneel gemiddeld 250 liter per dag” vult onderzoeker Jan Rongé aan, “Met 20 van die panelen kun je een jaar zonder elektriciteit of gas van het net leven. Als je er nog eens 20 bijdoet kun je er ook een heel jaar met een auto op waterstof rijden.” Dat rendement lijkt onwaarschijnlijk hoog, maar bij navraag bevestigt professor Martens de hoge efficiëntie van de waterstofproductie: “Het omzettingsrendement is inderdaad zeer hoog: 80 – 90 procent. Veel hoger dan commerciële elektrolysetoestellen.”  

In het midden professor Johan Martens

De veelbelovende technologie lijkt zich te concentreren rond een katalysator (twee kamers gescheiden door een membraan). In het midden professor Johan Martens.

Energiedichtheid van waterstof  

De energiedichtheid van waterstof bij 1 bar is ongeveer 11 kJ per liter. Dat betekent dat bij een opbrengst van gemiddeld 250 liter per dag bij atmosferische druk (normale aardse omstandigheden, red.), het waterstofzonnepaneel per jaar circa 1000 MJ (250 liter x 365 dagen x 11 kJ per liter) aan waterstof produceert. Omdat een kilowattuur gelijk is aan 3,6 MJ, komt dat overeen met 278 kWh per jaar. Bij twintig panelen kom je dan op ruim 5500 kWh.   

Katalysator  

De basis van de technologie lijkt zich te concentreren rond een zogeheten katalysator (twee kamers gescheiden door een membraan). In 2017 kwam de universiteit al naar buiten met een dergelijk apparaat. “Aan de ene kant wordt lucht gezuiverd, terwijl aan de andere kant waterstofgas wordt geproduceerd uit een deel van de afbraakproducten,” zo verklaarde professor Sammy Verbruggen (UAntwerpen / KU Leuven) al in 2017, “In het verleden werden dergelijke cellen vooral gebruikt om waterstof te winnen uit water.”