Plus Maken we straks waterstof uit zonlicht?

Begin dit jaar kwam de KU Leuven naar buiten met een fonkelnieuw energiepaneel dat waterstof produceert uit zonlicht en waterdamp. Met de uitvinding brengen hoogleraar Johan Martens (hoofd van het Centrum voor Oppervlaktechemie en Katalyse) en zijn team betaalbare en hernieuwbare waterstof een stap dichterbij.

Dit artikel maakt onderdeel uit van het magazine:
Susanovamagazine juni 2019
Dit artikel maakt onderdeel uit van het dossier:
Waterstof
Senne Starckx | 23 mei 2019
The Panel Copyright Ku Leuven Rob Stevens
© KU Leuven (Rob Stevens)

Waterstof wordt beschouwd als dé energiedrager van de toekomst, bijvoorbeeld voor gebruik in brandstofcelauto’s. Een belangrijke voorwaarde voor een grootschalige uitrol is dat waterstof betaalbaar, efficiënt, veilig en milieuvriendelijk kan worden geproduceerd. De klassieke manier is elektrolyse van water: door er stroom door te sturen, splitst water zich in waterstof en zuurstof. Maar elektrolyse is een dure techniek en steunt op zeldzame materialen, waaronder ook zogenaamde conflictmaterialen: grondstoffen gewonnen in conflictgebieden die verkocht worden om de gevechten te financieren. De wetenschap zoekt dan ook op volle kracht naar alternatieven.

Waterstofpanelen zouden weleens de sleutel kunnen zijn om de waterstofeconomie binnen handbereik te brengen. Het team van Johan Martens – onder wie dr. Christos Trompoukis, dr. Jan Rongé en dr. Tom Bosserez – opent met een nieuw waterstofpaneel heel wat perspectieven.

Hoe werkt het?

Het waterstofpaneel ziet er op het eerste gezicht uit als een mobiel zonnepaneel. Het werkt met speciale foto-elektrochemische cellen (uit welke materialen ze bestaan, is top secret). Komt water (uit waterdamp) in aanraking met dat materiaal, dan splitst het zich in waterstof en zuurstof, onder invloed van zonlicht.

Met die waterstof (die opgeslagen kan worden in een cilindervormige tank onder hoge druk) kan je elektriciteit opwekken. Dat kan met behulp van brandstofcellen, net zoals in een elektrische waterstofauto. Je kan ook warmte opwekken, door de waterstof te verbranden in een speciale cv-ketel. De dagproductie van het waterstofpaneel, dat anderhalve meter breed is, bedraagt om en bij de 250 liter waterstof (afhankelijk van de hoeveelheid zonneschijn). Twintig panelen zijn genoeg om een goed geïsoleerd huis de hele winter door van energie en warmte te voorzien. Als je nog eens twaalf gewone zonnepanelen toevoegt, kom je heel het jaar toe.
De vakgroep van Martens timmert al tien jaar aan de technologie. In hun eerste prototypes in het lab bereikten ze aanvankelijk slechts een rendement van 0,1 procent. Nu zitten ze aan 15 procent. Dat is vergelijkbaar met de omzetting van zonlicht naar elektriciteit in fotovoltaïsche cellen.

Waarom is een waterstofpaneel duurzaam?

Het overgrote deel van de waterstof die vandaag in de industrie gebruikt wordt, wordt geproduceerd uit aardgas. Dat gebeurt door bij zeer hoge temperaturen methaan te laten reageren met stoom. De enorme hitte wordt bekomen door fossiele brandstoffen te verbranden. We kunnen het proces verduurzamen door de elektrolyse met groene stroom te laten gebeuren. Zonne- of windenergie wordt daarbij via een omweg (elektriciteit) omgezet in waterstof. Dan spreken we van ‘groene waterstof’, vrij van fossiele brandstoffen.

Waterstofpanelen werken op licht en lucht. Doordat er geen tussenstap nodig is en het water bovendien op een passieve en superefficiënte manier naar binnen wordt gehaald, wordt er nergens energie gebruikt. Lucht en licht zijn van nature in overvloed aanwezig en veroorzaken geen broeikasgassen. Daardoor is het systeem CO2-neutraal.

Waarvoor kunnen waterstofpanelen worden gebruikt?

Gebouwverwarming is een eerste beloftevolle toepassing. In het kader van het Rolecs-project (Roll Out of Local Energy Communities) wordt dat concept momenteel onderzocht in een prototype- installatie bij een huis in Oud-Heverlee. Tegelijk liggen er al plannen op tafel om een hele straat – 39 huizen – aan te sluiten op waterstofpanelen. Het project wordt gefinancierd door Flux50, de Vlaamse speerpuntcluster voor energie-innovatie. De techniek zou ook een duurzame oplossing kunnen bieden voor vrachtwagens, schepen en vliegtuigen.

Kunnen waterstofpanelen de energietransitie versnellen?

In Vlaanderen zijn miljoenen woningen aan een energiezuinige renovatie toe. Waterstofpanelen spelen mogelijk een belangrijke rol in het behalen van de doelstellingen van het Vlaamse Renovatiepact in 2050. Zelf waterstofpanelen installeren is nog niet voor morgen. Professor Martens gelooft daarom vooral in een toepassing voor wijken of huizengroepen. Hij verwacht bovendien dat de prijs zal zakken zodra de massaproductie start.

Het Leuvense waterstofpaneel haalt water uit waterdamp in de lucht. En die is overal beschikbaar. Zelfs in de droogste woestijnen zit er nog voldoende waterdamp in de lucht om het paneel aan te drijven. De panelen zijn dus niet afhankelijk van de beschikbaarheid van water. Volgens de onderzoekers kunnen ze zowat overal ter wereld worden ingezet, als er maar voldoende licht op invalt. Ze zouden zich dus ook perfect lenen voor afgelegen plekken, zoals kleine eilanden. Door het hoge zoutgehalte leent zeewater zich voorlopig niet voor elektrolyse, al boeken onderzoekers ook op dat vlak resultaat.

Verder lezen?

Maak een profiel aan en lees Susanova nu 1 maand gratis.