Je leest:

Membraan maakt waterstof uit lucht

Membraan maakt waterstof uit lucht

Auteur: | 17 mei 2017
Via UAntwerpen en KU Leuven

Met een fotoelektrochemische cel zetten Vlaamse onderzoekers vervuilende moleculen in lucht om in waterstof. De cel werkt alleen op kleine schaal, maar kan mogelijk in de toekomst bijdragen aan de waterstofproductie.

Met verschillende technieken kun je veel soorten luchtvervuiling al uit de lucht filteren. Maar Vlaamse onderzoekers zijn er nu in geslaagd om die vervuilende moleculen ook nog om te zetten in iets nuttigs. Sammy Verbruggen, postdoc aan de KU Leuven, gebruikte hiervoor een zogenoemde fotoelektrochemische cel die zijn directe collega’s vorig jaar al ontwikkelden. “Die cel kan onder invloed van licht waterstofgas produceren uit vochtige lucht”, zegt Verbruggen. “Hier bouwde ik op verder.”

Vluchtige stoffen

De basis was al dus al bekend, maar nog niet optimaal. In plaats van water wilde Verbruggen de vluchtige organische componenten in de lucht – moleculen zoals formaldehyde en methanol – gebruiken als startmateriaal. “Deze stoffen hebben bij lage concentraties al effect op je gezondheid”, zegt de postdoc. “Dus we willen ze graag uit de lucht verwijderen en het liefst ook gebruiken in iets nuttigs.”

Titanium oxide in poedervorm. De onderzoekers breken hiermee luchtvervuiling af.

Om dit voor elkaar te krijgen paste Verbruggen het membraan in het systeem aan. Hij voegde een laag titaniumdioxide toe – een fotokatalysator die onder invloed van licht een lading opwekt. Deze lading reageert vervolgens met de moleculen in de lucht en trekt die als het ware uiteen. Vervolgens vangt het membraan selectief de positief geladen waterstofatomen. “We hebben het membraan zo aangepast dat alleen de H+-atomen erdoorheen kunnen”, vertelt Verbruggen. “Aan de andere kant reageren ze met een platina-katalysator tot H2, oftewel waterstofgas.”

Ongewenste producten

De onderzoekers testten het systeem met een mengsel van stikstof en methanol en zagen dat de protonen inderdaad door het membraan kwamen en daar waterstofgas vormden. Behalve het nuttige waterstof produceert het membraan ook veel bijproducten. “Alle koolstof uit de methaan-moleculen reageren door tot CO2”, vertelt Verbruggen. De techniek is dus niet echt CO2-neutraal, maar dat ziet de postdoc niet als een groot probleem: “Het liefst wil je natuurlijk geen CO2 produceren, maar er zit al zoveel in de lucht dat die kleine hoeveelheden die dit membraan extra vrijgeeft weinig effect zal hebben.”

De opschaling zal daarentegen nog wel problemen geven. Verbruggen: “We hebben nu het concept aangetoond, maar we moeten nog veel werk verzetten voor het membraan echt op grote schaal waterstof kan produceren.” Zo reageert de fotokatalysator nu nog niet optimaal op zonlicht, waardoor het niet alle energie uit het licht gebruikt. Ook kan de zuurstof in normale lucht nog problemen veroorzaken tijdens de reactie en meer bijproducten vormen. Maar Verbruggen blijft optimistisch: “Wij denken dat waterstof een grote rol gaat spelen in het toekomstige energieaanbod. Als we daar ook maar een klein beetje aan bijdragen zou dat mooi zijn.”

Bron:

Sammy W. Verbruggen, et al, Harvesting Hydrogen Gas from Air Pollutants with an Unbiased Gas Phase Photoelectrochemical Cell, ChemSusChem (2017), DOI:http://dx.doi.org/10.1002/cssc.201700485

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 17 mei 2017

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.