Glycerine presteert veel beter dan water bij de productie van groene waterstof

Energie

Met informatie van Agência Fapesp - 25/06/2025

Glycerine-oxidatie vindt plaats bij de bismutvanadaat-fotoanode (geel), terwijl waterstof (belletjes) wordt gegenereerd bij de andere elektrode. [Afbeelding: CINE]

Foto-elektrochemische cellen

Braziliaanse onderzoekers hebben aangetoond dat het vervangen van water door glycerine, een veelvoorkomend bijproduct van de productie van biodiesel, de efficiëntie van foto-elektrochemische cellen (apparaten die zonlicht gebruiken als schone en hernieuwbare energiebron om waterstof te genereren) aanzienlijk verhoogt.

In foto-elektrochemische cellen wordt licht geabsorbeerd door gevoelige materialen, waardoor een reeks oxidatiereacties (verlies van elektronen) en reductiereacties (winst van elektronen) in gang worden gezet die uiteindelijk het watermolecuul splitsen in zuurstof- en waterstofmoleculen.

Wateroxidatie is echter een langzaam en inefficiënt proces. Daarom zijn onderzoeksgroepen over de hele wereld op zoek naar manieren om deze beperking in de efficiëntie van deze apparaten te overwinnen. Deze apparaten genereren zogenaamde groene waterstof , of zonne-waterstof , wat bij uitstek een schone brandstof is omdat het bij verbruik alleen water teruggeeft aan het milieu.

Een van deze alternatieve routes is het vervangen van water door andere moleculen die gemakkelijker oxideren dan water en die grotere elektrische stromen genereren, waardoor de waterstofproductie efficiënter wordt. Het idee is om organische moleculen te gebruiken die afkomstig zijn van hernieuwbare en duurzame bronnen, zoals biomassa-afval.

"Voor de waterstofproductie is energie nodig, die afkomstig kan zijn van het elektriciteitsnet, zoals bij klassieke elektrolyse, of van andere bronnen, zoals zonne-energie", legt professor Elton Sitta van de UFSCar (Federale Universiteit van São Carlos) en onderzoeker bij CINE (Centrum voor Innovatie in Nieuwe Energieën) uit. "In ons werk hebben we organische moleculen bestudeerd die, wanneer ze geoxideerd worden, kunnen dienen als bronnen van elektronen en protonen voor de waterstofproductie."

Glycerine (rechts) presteerde veruit beter dan alle concurrenten. [Afbeelding: Cristian Hessel et al. - 10.1016/j.electacta.2024.145300]

Watervervangers

Het team voerde experimenten uit om de oxidatie van methanol-, ethyleenglycol- en glycerolmoleculen in bismutvanadaat (BiVO ₄ )-fotoanodes te vergelijken, een materiaal dat als veelbelovend wordt beschouwd voor dit soort toepassingen vanwege de goede lichtabsorptie, lage toxiciteit, lage kosten en stabiliteit bij vochtigheid en licht.

Glycerol vertoonde de beste activiteit in het genereren van elektronen voor de productie van groene waterstof, op een niveau dat vele malen hoger ligt dan dat van water. Oxidatie genereert, naast elektronen, ook enkele stoffen die als grondstof in diverse industrieën kunnen worden gebruikt.

Bovendien is glycerine een stof die in Brazilië ruim verkrijgbaar is, omdat het een bijproduct is van de productie van biodiesel.

"Bij grootschalige productie zijn er uitdagingen wat betreft de oxidatie van water en het gebruik van organische moleculen als elektronenbron. Toch blijken organische stoffen een interessant alternatief te zijn om corrosie van fotokatalysatoren te voorkomen en bieden ze de mogelijkheid om andere producten met toegevoegde waarde te verkrijgen", aldus professor Elton.

Ander nieuws over:

Meer onderwerpen