Ter illustratie. Screenshot YouTube
Het splitsen van water om groene waterstofbrandstof te produceren heeft op dit moment twee nadelen: het is zowel tijd- als energie-intensief.
Milieufysicus van de Ben-Gurion Universiteit van de Negev, prof. Arik Yochelis en Technion – Israel Institute of Technology, materiaalwetenschapper prof. Avner Rothschild, hebben het over een andere boeg gegooid en geloven dat ze nieuwe wegen hebben gevonden die het katalytische proces, dat naar verwachting de aanzienlijk geïnvesteerd in elektrische energiekosten.
Prof. Arik Yochelis (R) en Prof. Avner Rothschild (L). Foto via BGU
Het watersplitsingsproces dat wordt ondersteund door zonne-energie (dwz foto-elektrochemie) verlaagt de hoeveelheid geïnvesteerde elektrische energie die nodig is om de chemische bindingen in het watermolecuul te verbreken om waterstof en zuurstof te genereren. Zuurstofontwikkeling vereist de overdracht van vier elektronen om één zuurstofmolecuul (O2) en twee waterstofmoleculen (H2) te creëren. Volgens het huidige paradigma bewegen die elektronen de een na de ander in een reeks van vier stappen op een atomaire reactieplaats, wat de chemische reactie energetisch moeilijk maakt.
Echter, prof. Yochelis en Rothschild toonden zowel theoretisch als experimenteel een nieuw paradigma volgens welke twee elektronen tegelijkertijd op verschillende reactieplaatsen kunnen worden overgedragen, waardoor de energiebarrières voor zuurstofontwikkeling worden verminderd.
Ze hadden aanvankelijk last van experimenten die niet pasten in het bestaande paradigma en gingen daarom op zoek naar een andere grondgedachte.
Hun bevindingen zijn gepubliceerd in het toptijdschrift op het gebied van duurzaamheid Energy & Environmental Science .
"Ons onderzoek verandert het algemene begrip binnen de wetenschappelijke gemeenschap met betrekking tot het katalytische mechanisme voor zuurstofontwikkeling, een centrale en belangrijke reactie die een knelpunt vormt bij de productie van waterstof uit water. Door kennis en ervaring uit twee verschillende velden te combineren, toonden we aan dat de katalytische reactie is ingewikkelder dan mensen denken. Hopelijk zal dit nieuwe begrip leiden tot extra doorbraken in materiaalontwikkeling en nieuwe processen om schone brandstoffen te maken uit hernieuwbare bronnen om de overgang naar netto-nul te vergemakkelijken", zegt prof. Rothschild.
"Naast de wetenschappelijke bijdrage van het onderzoek, is het belangrijk om het belang van de multidisciplinaire aanpak en samenwerkingen te benadrukken bij het omgaan met complexe systemen, zoals het energiesysteem. Zonder open-minded en constructieve communicatie tussen twee onderzoekers met verschillende benaderingen, dit zou niet zijn gebeurd. Het is een les voor ons allemaal, openhartige samenwerking zal altijd creatieve oplossingen opleveren voor uitdagende problemen", voegt prof. Yochelis toe.
