# Solar fuels

Wetenschappers onderzoeken manieren om zonne-energie op te slaan in de vorm van brandstoffen, zogenoemde ‘solar fuels’. De eerste stap daartoe is zonne-energie gebruiken om water om te zetten
tot waterstof en zuurstof. In de volgende stap moet men de gewonnen waterstof laten reageren met koolstofdioxide tot een koolstofhoudende brandstof. Dit proces komt in feite neer op het nabootsen van de natuurlijke fotosynthese die plaatsvindt in planten.

Veel onderzoek richt zich op het vinden van goede en goedkope katalysatoren om water te ontleden tot waterstof en zuurstof. In diagram 1 is het energiediagram van de ontleding
van water met katalysator onvolledig weergegeven. Het energieniveau van de reactieproducten ontbreekt. Daarnaast is in diagram 2 het energiediagram van de ontleding van water zonder katalysator onvolledig weergegeven. In diagram 2 ontbreken het energieniveau van de geactiveerde toestand en het energieniveau van de reactieproducten. Beide diagrammen zijn op dezelfde schaal weergegeven.

In onderstaand tekstfragment is een beschrijving gegeven van een onderzoek naar een geschikte katalysator. Dit onderzoek richt zich op een zogenoemd ‘kunstmatig plantenblad’.

tekstfragment

Het kunstmatige plantenblad (zie figuur 1 en 2) bestaat uit silicium met aan de zonkant een kobaltkatalysator die is bevestigd op een laagje ITO (een legering van onder andere indium en tin). Hier wordt H2O omgezet tot O2, H+ en elektronen. De elektronen verplaatsen zich door het silicium. Aan de andere kant zit een NiMoZn-katalysator, bevestigd aan een laagje
RVS (roestvast staal). Daar wordt H+ omgezet tot H2.

Als het kunstmatige plantenblad in een bak water wordt gezet en zonlicht op het blad valt, borrelen aan de zonkant zuurstofbelletjes en aan de andere kant waterstofbelletjes omhoog. Dit is weergegeven in figuur 2.

De vaste stof ITO is een geleider en kan bijvoorbeeld worden gemaakt door 90 gram In2O3 met 10 gram SnO2 te laten reageren. De stof ITO die daarbij ontstaat, is op te vatten als een legering van indium en tin waarbij in het rooster zuurstofmoleculen zijn ingebouwd.

Een van de solar fuels die uit waterstof en koolstofdioxide kan worden gemaakt, is propaan-2-ol (C3 H8O).

Door gebruik van micro-organismen is men in staat om propaan-2-ol te produceren volgens de volgende reactie:

9 H2 + 3 CO2 --> C3H8O + 5 H2O (reactie 1)