Onderzoekers TU Delft en UvA brengen productie van 'kunstmatige bladeren' dichterbij

Nieuws - 28 november 2014 - Communication TNW

Hoe kunnen we zonlicht zo efficiënt mogelijk gebruiken als energiebron voor chemische omzettingen? Dit is een van de belangrijkste vraagstukken van onze tijd.

Hoewel we relatief veel weten over natuurlijke fotosynthese, is de afgelopen decennia gebleken dat het erg moeilijk is om de materialen voor 'kunstmatige bladeren' te ontwikkelen en te maken die dit proces kunnen nabootsen. Voor een grootschalige implementatie is het bovendien noodzakelijk dat de formule van dergelijke kunstmatige bladeren elementen bevat die op aarde veel voorkomen. Dankzij onderzoekers van de TU Delft (sectie Catalysis Engineering) en de UvA is de productie van deze 'bladeren' weer wat dichterbij gekomen.

Met een nieuwe benadering tonen ze aan dat het mogelijk is om vaste fotokatalysatoren op een modulaire manier samen te stellen. Daarbij kunnen de verschillende subeenheden voor lichtverzameling, elektronentransport en katalyse op een slimme manier worden samengevoegd in driedimensionaal geordende vaste stoffen, die het licht zeer efficiënt benutten. Deze nieuwe werkwijze kan worden gebruikt voor de ontwikkeling van een volledig nieuwe generatie van fotokatalysatoren voor diverse toepassingen, van waterstofproductie tot de vermindering van kooldioxide.

De onderzoekers ontwikkelden een innovatieve methode voor de efficiënte inkapseling van een derivaat van een welgedefinieerde katalysator voor cobaloxime-protonreductie binnen een fotoresponsief Metal-Organic Framework. De resulterende hybride vaste stof bleek een efficiënt en volledig recyclebaar katalysatorsysteem zonder edelmetalen te zijn voor waterstofontwikkeling uit water onder zichtbaar licht. Deze aanpak maakt een modulair ontwerp mogelijk van een nieuwe generatie efficiënte fotokatalysatoren en hun omzetting in kunstmatige bladeren.

Een gedetailleerd technisch artikel over dit onderzoek is gepubliceerd in het laatste nummer van Energy & Environmental Science.

Het onderzoek dat leidde tot deze conclusies is medegefinancierd door The Dutch National Research School Combination Catalysis Controlled by Chemical Design (NRSC-Catalysis), de National Research Initiative BioSolarCells en de Foundation for Fundamental Research on Matter (FOM).