Efficiëntie kunstmatig blad verhoogd door verbeterde druk: meer waterstof en minder energieverspilling

AmsterdamOnderzoek toont aan dat foto-elektrochemische cellen, die water splitsen om waterstof te produceren, veel beter presteren bij hogere druk. Deze cellen gebruiken speciale foto-elektroden om zonlicht om te zetten in de benodigde elektriciteit voor dit proces. Wetenschappers bij HZB ontdekten dat het werken met deze cellen onder hogere druk aanzienlijk kan bijdragen aan het verminderen van energieverlies.

Het onderzoek toont aan dat het verhogen van de druk van 1 naar 8 bar de totale energieverliezen halveert, optische verstrooiingsverliezen door belvorming vermindert en de zuurstofoverdracht naar de tegelektrode verlaagt. De beste efficiëntie wordt bereikt bij drukken tussen 6 en 8 bar.

Het verhogen van de druk naar 8 bar leidde tot een efficiëntieverhoging van 5-10 procent. Deze verbetering is vooral te danken aan minder belletjes op de elektroden, wat voorkomt dat licht verstrooid wordt en de elektrolyt minder belemmert. Hierdoor ontvangen de foto-elektroden meer licht en blijven ze beter in contact met de elektrolyt, wat bijdraagt aan het behoud van een hoge efficiëntie.

PEC-cellen hebben een efficiëntie tot 19 procent behaald, maar bij dit niveau worden luchtbelvorming een probleem. Het onderzoek toonde aan dat hogere druk helpt om de belomvang te verkleinen. Dit houdt de efficiëntie hoog en maakt het waterstofproductieproces effectiever en stabieler.

Lees ook:

Vandaag · 02:28

De onzichtbare invloed van Arctische stofdeeltjes op de klimaatverandering in het noordpoolgebied ontdekken

Het onderzoeksteam ontwikkelde een model om verschillende omstandigheden en factoren te testen om de invloed op efficiëntie te bepalen. Ze ontdekten dat het verhogen van de druk boven de 8 bar weinig effect heeft. Daarom adviseren zij om de druk tussen de 6 en 8 bar te houden voor optimale resultaten.

Deze nieuwe inzichten kunnen worden toegepast op andere elektrochemische en fotokatalytische systemen, wat deze apparaten efficiënter zou kunnen maken. Dit zou groene waterstof een haalbaardere optie maken door minder energie te vergen voor dezelfde hoeveelheid waterstofproductie, wat kosten en milieueffecten vermindert. Het zou ook de marktadoptie van groene waterstoftechnologieën kunnen versnellen.

Dit onderzoek toont aan dat PEC-cellen opgeschaald kunnen worden voor industrieel gebruik. Door de bevindingen toe te passen op grotere systemen, kunnen bedrijven efficiënter en goedkoper waterstof produceren. Dit draagt bij aan de overgang naar duurzame energiebronnen. Over het geheel genomen is dit onderzoek een belangrijke stap in het gangbaar maken van groene waterstof als energiebron. Het biedt voordelen voor zowel de energiesector als een schone, hernieuwbare bron voor diverse toepassingen.