Kunstmatige bladeren

“De beste plant is nep”, kopte dagblad De Pers op 3 mei 2011. Daarmee doelde de krant op ‘kunstmatige bladeren’ die in BioSolar Cells worden ontwikkeld. Hierin wordt energie uit zonlicht direct omgezet in brandstof. Theoretisch is het met dit soort systemen mogelijk om tot meer dan veertig procent van de zonne-energie te benutten. In 2016 moeten er twee kunstmatige systemen zijn die licht omzetten in waterstofgas.
 

De Kennis van Nu: energie uit kunstmatige blaadjes

Op zondag 18 mei 2014 besteedde het wetenschapsprogramma 'De Kennis van Nu' aandacht aan energiewinning uit kunstmatige bladeren. Joost Reek vertelt hoe het fotosynthese systeem uit planten in stappen in het lab wordt nagebouwd. Het zo ontwikkelde prototype van een kunstmatig blad produceert waterstof. De volledige uitzending kan hieronder worden bekeken. Het onderdeel over kunstmatige bladeren start op 15:50 minuten

Huub de Groot: Kunstmatige fotosynthese wordt kern van de energievoorziening

In een interview op de website van Biobased Society spreekt Huub de Groot, wetenschappelijk directeur van BioSolar Cells, de verwachting uit dat kunstmatige fotosynthese over 40 jaar volop wordt toegepast. "We weten uit ervaring dat een nieuwe technologie ongeveer 30 jaar nodig heeft om tot volle ontwikkeling te komen. Dat betekent dat we in 2020 moeten starten met de eerste toepassingen van kunstmatige fotosynthese, en dat we vanaf dat moment een exponentiële groei moeten gaan zien. Terugrekenend vanuit 2050 moeten we over 7 jaar, in 2020, voor 100 Megawatt aan capaciteit installeren.

Lees meer.....

Het BioSolar Cells programma

Voor de start van het BioSolar Cells programma is een inventarisatie gemaakt van de kennis die nodig is om efficiënt werkende kunstmatige bladeren te kunnen maken. Daartoe is het principe van het kunstmatig blad opgedeeld in een aantal onderdelen. Op basis van die onderdelen zijn in totaal negen kernprojecten geformuleerd, waar door onderzoekers aan verschillende universiteiten wordt gewerkt. Naast die kernprojecten wordt, in samenwerking met het bedrijfsleven, in vier projecten toepassingsgericht onderzoek verricht, en zijn er zeven fundamentele onderzoeksprojecten.

Onderdelen en modellen

Een kunstmatig blad bestaat uit drie onderdelen:
1. Een systeem waarmee je het zonlicht kunt opvangen;
2. Een systeem dat het opgevangen zonlicht omzet in een elektrische lading, en
3. Een catalysesysteem dat gebruik maakt van die elektrische lading om water te splitsen in zuurstof en waterstof

Daarnaast moeten er systemen en modellen worden ontwikkeld voor het ontwerpen en analyseren van concepten van (de onderdelen van) een kunstmatig blad. 

Onderstaand filmpje laat zien hoe een onderzoeksgroep onder leiding van Daniel Nocera van het Massachusetts Institute of Technology een eerste prototype van een kunstmatig blad heeft ontwikkeld.

Vier kennisleemtes en negen kernprojecten

Deze onderdelen zijn vertaald in Kennisleemtes of Knowledge Gaps. Deze kennisleemtes wordt opgevuld door negen kernprojecten in het BioSolar Cells programma:

1. Het supersnel invangen van licht; een kennisleemte die wordt gevuld m.b.v. twee kernprojecten:
Project C.1.1: Synthesis of optimised water oxydation catalists
Project C.1.2: Synthesis of optimised hydrogen production catalysts

2. Het scheiden van ladingen. Deze kennisleemte wordt aangepakt in twee kernprojecten die zijn gericht op het ontwikkelen van antennes en scheidingssystemen die licht in het zichtbare spectrum (300 - 700 nm) absorberen:
Project C.1.3: Development of fast, efficient and device compatible antenna
Project C.1.4: Device compatible charge separation

3. Katalyse. Ook op het gebied van katalyse zijn twee kernprojecten geformuleerd:
Project C.1.7: Development of semiconductor tandem junctions
Project C.1.8: Photocatalytic devices 

4. Analyse en modellen. Er zijn drie kernprojecten die zijn gericht op de analyse van diverse onderdelen en principes van kunstmatige bladeren:
Project C.1.5: Functional assessment and charaterisation of artificial photosynthetic systems with time-resolved spectroscopy and spectroelectrochemistry
Project C.1.6: Solid state NMR and rapid freeze quenching structure-function analysis of PCET and multi-electron catalysis for device optimisation
Project C.1.9: Characterisation and predictive modelling of nanodevice components. 

Fundamenteel onderzoek

Daarnaast worden er voor de ontwikkeling van kunstmatige bladeren 7 meer fundamentele onderzoeksprojecten uitgevoerd via de Stichting Fundamenteel Onderzoek der Materie (FOM). Het betreft:
F1.1: Defect engineering at Oxide interfacers: Toward efficient ultra-thin absorber films
F1.2: Nanostructured solar-to-fuel devices
F1.3: Photoelectrochemicval water splitting in srtificial nanostrutured solar converters
F1.4: Engineering surface electrical fields and charge spearation in water-splitting perovskites
F1.5: Nanowire solar energy conversion
F1.6: Photocatalytic water splitting in microfluidic devices
F1.7: Selective photoreduction of CO2 to fuels in a microreactor platform


Related Artificial Photosynthesis research

Doorzoek de website