meer waterstof uit zonlicht

[Wien Ee]

Wetenschappers hebben de productie van waterstof uit zonne-energie een stap vooruit geholpen.


Waterstof wordt wel gezien als dé energiedrager van de toekomst, bijvoorbeeld voor gebruik in brandstofcelauto’s. Voorwaarde is dan wel dat waterstof betaalbaar, efficiënt en milieuvriendelijk kan worden geproduceerd. Een van de mogelijkheden hiervoor is de elektrolyse van water, waardoor dit splitst in waterstof en zuurstof. Die elektrolyse kan bijvoorbeeld gebeuren met duurzaam opgewekte elektriciteit. Maar elektrolyse is een dure techniek.


Een van de interessante alternatieven is de combinatie van een simpele, goedkope zonnecel met een zogenoemde foto-anode, een lichtgevoelig materiaal gemaakt uit een metaaloxide. Dit kan bijvoorbeeld bismuthvanadaat (BiVO4) zijn, dat stabiel is in water. Hiermee is al eerder geëxperimenteerd, maar de bereikte efficiëntie was laag. De verbetering die de onderzoekers nu hebbengerealiseerd, is het aanbrengen van een zogenoemde concentratie-gradiënt van wolfraam-atomen in het bismuthvanadaat. Deze wolfraam-atomen zorgen ervoor dat de efficiëntie van de foto-anode sterk is verbeterd.’





Record rendement

De onderzoekers hebben op een rendement van bijna 5 procent bereikt. Dat wil zeggen dat bijna 5 procent van de energie van het invallende zonlicht wordt opgeslagen in het geproduceerde waterstof. Die 5 procent is voor dit type opstelling een record. De onderzoekers denken dat op termijn een efficiëntie van 10 procent haalbaar is.’ ‘Bovendien is de opzet goedkoop en stabiel. Het bismuthvanadaat kan eenvoudig gesprayd worden en is een zeer goedkoop materiaal dat als pigment in de verfindustrie wordt gebruikt.


Bron, lees meer:

Kennislink

Universiteit Delft


Wetenschappelijke publicatie:

Fatwa F. Abdi, et al.: Efficient solar water splitting by enhanced charge separation in a bismuth vanadate-silicon tandem photoelectrode

[Fred F.]

Tsjongejonge, wat een fantastisch waterstofverhaal toch weer.

Een rendement van maar liefst 5 %. Wauw.


Hoe dit rendement berekend is is overigens niet duidelijk. Misschien staat die berekening in het artikel maar daar heb ik geen toegang toe. Er is sprake van een stroomsterkte van 4 mA/cm² maar met alleen dat getal kan een buitenstaander niets. Het is niet duidelijk bij welke zonnesterkte (W/m²) dat was, en er wordt geen waterstofproductie gegeven. Overigens is er zo te zien helemaal geen zonlicht gebruikt, maar een speciale lamp.


Iedere onbenul kan in zijn achtertuin met een simpel huis-tuin-en-keuken zonnepaneeltje (rendement 15 %) en een simpel bekerglas met twee elektroden (rendement 65 %) waterstof uit zonlicht maken met een totaalrendement van 10 % waterstof uit zonlicht.


Met een state-of-the-art zonnecel moet een totaalrendement van 20 % waterstof uit zonlicht mogelijk zijn.


De wetenschappers wekken bewust de indruk dat men erin geslaagd is om met zonlicht direct water te splitsen en zo waterstof genereren:

Een van de mogelijkheden hiervoor is de elektrolyse van water, waardoor dit splitst in waterstof en zuurstof.

....

Daarnaast is het direct splitsen van water met zonlicht een mogelijkheid.

Thus the experts were able to develop a rather elegant and simple system for using sunlight to split water into hydrogen and oxygen. This process, called artificial photosynthesis, allows solar energy to be stored in the form of hydrogen.

Maar in werkelijkheid is wat zij doen ook doodgewoon elektrolyse, waarbij de benodigde elektriciteit van een speciale (maar zeer inefficiënte) zonnecel komt.




Iedere onbenul kan immers op de tekening zien dat de waterstof gevormd wordt aan een (platina)elektrode die zijn elektronen via een stroomdraad krijgt van een zonnecel.


HZB gaat zelfs zo ver om dit artificial photosynthesis te noemen. Alsof dit ook maar in de verste verte iets met fotosynthese van doen heeft. Ach ja, als je toch aan het fantaseren bent, waarom dan niet tot het uiterste gaan.


Het is gewoon een zeer inefficiënte elektrolyse zonder toekomstperspectief. Roel van de Krol schrijft immers:

Theoretically, a solar-to-chemical efficiency of up to nine percent is possible when you use a photo anode made from bismuth vanadate.

Een theoretisch maximum van 9 %, dus in werkelijkheid altijd minder. De onbenul in zijn achtertuintje kan het nu al beter. Maar ach, zolang de subsidieverstrekkers niet door hebben dat het onzin is blijft de geldstroom in stand en kan men weer enkele jaren vooruit.


http://www.helmholtz...=en;typoid=3228

http://www.helmholtz..._datei?did=4976

http://www.nature.co...mms3195_F5.html

[Wien Ee]

De onderbouwing van Fred brengt onze kennis over het onderwerp wel verder. In dat opzicht vind ik het wetenschap. Dat de onderzoekers op een ingewikkelde manier een inefficiënte zonnecel bouwen, zonder toekomstperspectief, die mening van Fred, vind ik niet aangetoond.

Iedere onbenul kan in zijn achtertuin met een simpel huis-tuin-en-keuken zonnepaneeltje (rendement 15 %) en een simpel bekerglas met twee elektroden (rendement 65 %) waterstof uit zonlicht maken met een totaalrendement van 10 % waterstof uit zonlicht.

Dat splitsen van water in zuurstof en waterstof, met een rendement van 65%, is dat een praktijk waarde of theoretisch maximum?

[Marko]

Nou ja, onderbouwing. De informatie die Fred zegt te missen staat gewoon in de abstract. En voor de rest, als iedere onbenul het beter kan maar daar dan wel 10 keer zo veel geld voor kwijt is als hij het doet, dan is de term onbenul inderdaad gerechtvaardigd. Want dáár gaat het uiteindelijk om: wat is de kostprijs per kWh.


En waar het vooral om gaat: wetenschappelijk onderzoek is bedoeld om inzicht in onderliggende principes te achterhalen. Het doel van wetenschappelijk onderzoek is niet om kant en klare commercieel interessante oplossingen aan te dragen.


Soms is er overlap, en levert wetenschappelijk onderzoek een verkoopwaardige vinding op, of wordt er bij R&D iets ontdekt dat interessant is voor een breder wetenschappelijk publiek. Dat is in die gevallen een meevaller maar is nooit het doel op zich.

[Fred F.]

Dat splitsen van water in zuurstof en waterstof, met een rendement van 65%, is dat een praktijk waarde of theoretisch maximum?

Dat is een praktijkwaarde. Heeft te maken met het feit dat het theoretisch minimaal benodigde voltage voor watersplitsing 1,23 V is maar in de praktijk gewoonlijk 1,8 - 1,9 V nodig is omdat er in de praktijk overspanning aan de elektroden nodig is.

Dat de onderzoekers op een ingewikkelde manier een inefficiënte zonnecel bouwen, zonder toekomstperspectief, die mening van Fred, vind ik niet aangetoond.

De onderzoekers noemen zelf een theoretisch maximum rendement van 9 %. Iedere onbenul kan het vandaag al beter doen, en bovendien in de buitenlucht, dus niet onder perfecte laboratoriumcondities. En dat met simpele zonnecellen die wel degelijk goedkoop zijn. Laat die onderzoekkers hun opstelling eens buiten in de echte zon plaatsen en meten wat het rendement dan nog is.

Met state-of-the-art zonnecellen is zelfs met een single p-n junction (30 % zonnecelrendement onder laboratoriumcondities) al 20 % totaalrendement voor waterstof uit zonlicht mogelijk.


Belangrijkste reden dat dit gedoe geen toekomstperspectief heeft is bovendien dat hun elektrolyser net zo enorm groot moet worden als de (inefficiente) zonnecellen die deze wetenschappers gebruiken. En bovendien moet het zonlicht om de anode te bereiken door een glazen of plexiglas ruit en een laag water met daarin gasbelletjes.


In de praktijk voert men grootschalige elektrolyse op hoge druk uit, omdat dat veel compressiekosten van de geproduceerde waterstof bespaart. Dat betekent dus een kleine elektrolyser met dikke stalen wanden. Hoeveel zonlicht denk je dat daar doorheen kan? Juist: helemaal niets. En zelfs als het technisch mogelijk zou zijn daar een glazen ruit in te plaatsen: hoeveel vierkante cm² lichtgevoelige anode kan men daar dan in plaatsen? Juist: vrijwel niets.


Waarom doen deze wetenschappers dan zo moeilijk met een soort van zonnecel onder een waterlaag? Elektrolyse van water bestaat al 200 jaar. Zonnecellen bestaan al 100 jaar. Ik weet niet wanneer iemand voor het eerst op het idee kwam om beiden met elkaar te verbinden, maar waarschijnlijk ook al heel lang geleden. Men kan dus onmogelijk nog de blitz maken door iets soortgelijks te doen ook al wordt het wat goedkoper of efficienter. Bovendien is het moeilijk vol te houden dat het een goed idee is om elektriciteit, ook al is die van zonnestroom, te gebruiken om waterstof te maken, als die waterstof daarna weer gebruikt wordt om elektriciteit te maken. Het rendement van elektriciteit via waterstof naar elektriciteit is slechts 30 %. De truc is dus om te vermijden dat er met zonlicht elektriciteit gemaakt wordt, die ook meteen als zodanig gebruikt kan worden. Vandaar al dat onderzoek tegenwoordig om te proberen zonlicht direct om te gebruiken voor productie van waterstof. Dan valt het immers niet zo op dat er in feite elektriciteit verkwist wordt.


Al wat in de abstract staat is:

Metal oxides are generally very stable in aqueous solutions and cheap, but their photochemical activity is usually limited by poor charge carrier separation. Here we show that this problem can be solved by introducing a gradient dopant concentration in the metal oxide film, thereby creating a distributed n⁺–n homojunction. This concept is demonstrated with a low-cost, spray-deposited and non-porous tungsten-doped bismuth vanadate photoanode in which carrier-separation efficiencies of up to 80% are achieved. By combining this state-of-the-art photoanode with an earth-abundant cobalt phosphate water-oxidation catalyst and a double- or single-junction amorphous Si solar cell in a tandem configuration, stable short-circuit water-splitting photocurrents of ~4 and 3 mA cm⁻², respectively, are achieved under 1 sun illumination. The 4 mA cm⁻² photocurrent corresponds to a solar-to-hydrogen efficiency of 4.9%, which is the highest efficiency yet reported for a stand-alone water-splitting device based on a metal oxide photoanode.

Daar heeft een buitenstaander niet veel aan. Er staat beslist niet hoeveel waterstofgas er daadwerkelijk geproduceerd wordt als functie van de zonnestraling. Wat men onder 1 sun illumination verstaat kan ik alleen maar naar raden. Die AM 1.5 in het plaatje suggereert 1000 W/m² (0,1 W/cm²) dus ik vermoed dat die 4,9 % rendement simpelweg berekend is volgens: 0,004 A/cm² * 1,23 V / 0,1 W/cm² = 0,049 = 4,9 %. Niet gebaseerd op daadwerkelijk gemeten H₂ productie dus. En al helemaal niet buiten in echt (direct en/of diffuus) zonlicht.


Mijn commentaar op wetenschappelijke artikelen over waterstof is altijd in reactie op de uitspraken en info van de wetenschappers zelf. En ik gebruik altijd getallen en feiten om dat te onderbouwen, dit in tegenstelling tot sommigen op WSF die alleen maar mopperen op mijn inconvenient truth. Ook in dit geval schermen de wetenschappers zelf met de voordelen van hun onderzoek ten behoeve van de waterstofeconomie. Zij benadrukken de praktische voordelen van hun onderzoek. Ik prik alleen hun spin door. Wie kaatst moet immers de bal verwachten: dit onderzoek is zinloos voor serieuze productie van waterstof.


Het is helaas zo dat iedereen die tegenwoordig "iets met waterstof" doet gemakkelijk subsidie kan krijgen, en bovendien de belanghebbende brandstofcelindustrie achter zich heeft als geldschieter. Dus om onderzoekgroepen financieel in stand te houden is het voor universiteiten verleidelijk om "iets" in die uithoek te doen. Hoogleraren die na verloop van tijd (eindelijk) door krijgen dat ze met onzin bezig zijn kunnen bovendien niet meer stoppen, want al hun publicaties, en hun hele reputatie, berust op de mythe van de waterstofeconomie.

Om deze stakkers te helpen zou het goed zijn als overheden alle subsidies voor dit soort onderzoek zouden stoppen, dan kunnen ze zonder gezichtsverlies er mee ophouden en iets zinvollers gaan doen.

[Marko]

Dat is een praktijkwaarde. Heeft te maken met het feit dat het theoretisch minimaal benodigde voltage voor watersplitsing 1,23 V is maar in de praktijk gewoonlijk 1,8 - 1,9 V nodig is omdat er in de praktijk overspanning aan de elektroden nodig is.

De onderzoekers noemen zelf een theoretisch maximum rendement van 9 %. Iedere onbenul kan het vandaag al beter doen, en bovendien in de buitenlucht, dus niet onder perfecte laboratoriumcondities. En dat met simpele zonnecellen die wel degelijk goedkoop zijn. Laat die onderzoekkers hun opstelling eens buiten in de echte zon plaatsen en meten wat het rendement dan nog is.

Zo goedkoop zijn zonnepanelen helaas nog niet, anders had iedereen ze al wel op zijn dak of in zijn achtertuin. Bovendien is en blijft de productie van efficiënte panelen in grote volumes een uitdaging, vandaar ook de inzet op dunnelaag en organische cellen. Producten die er zonder wetenschappelijk onderzoek overigens nooit zouden zijn geweest; er waren immers al zonnepanelen dus waarom zou je iets anders willen onderzoeken, nietwaar?

Men kan dus onmogelijk nog de blitz maken door iets soortgelijks te doen ook al wordt het wat goedkoper of efficienter.

Als je érgens de blitz mee kan maken is het wel daarmee.

Bovendien is het moeilijk vol te houden dat het een goed idee is om elektriciteit, ook al is die van zonnestroom, te gebruiken om waterstof te maken, als die waterstof daarna weer gebruikt wordt om elektriciteit te maken. Het rendement van elektriciteit via waterstof naar elektriciteit is slechts 30 %.

Al was het rendement 5%, als de prijs per kWh daardoor lager uitvalt is dat makkelijk vol te houden.

De truc is dus om te vermijden dat er met zonlicht elektriciteit gemaakt wordt, die ook meteen als zodanig gebruikt kan worden. Vandaar al dat onderzoek tegenwoordig om te proberen zonlicht direct om te gebruiken voor productie van waterstof. Dan valt het immers niet zo op dat er in feite elektriciteit verkwist wordt.

Als je iedere omzetting een verkwisting noemt zijn er denk ik maar weinig processen en concepten waar jij een voorstander van zou zijn.

Daar heeft een buitenstaander niet veel aan. Er staat beslist niet hoeveel waterstofgas er daadwerkelijk geproduceerd wordt als functie van de zonnestraling. Wat men onder 1 sun illumination verstaat kan ik alleen maar naar raden.

Of je zoekt het op. .

Die AM 1.5 in het plaatje suggereert 1000 W/m² (0,1 W/cm²) dus ik vermoed dat die 4,9 % rendement simpelweg berekend is volgens: 0,004 A/cm² * 1,23 V / 0,1 W/cm² = 0,049 = 4,9 %.

Ja, dus wat is precies het probleem?

Niet gebaseerd op daadwerkelijk gemeten H₂ productie dus. En al helemaal niet buiten in echt (direct en/of diffuus) zonlicht.

Nou en? Mensen spreken een bepaalde manier van meten af om op een goede manier resultaten te kunnen vergelijken. Bij toepassingen die gerelateerd zijn aan het omzetten van zonlicht is dat doorgaans de photocurrent.

Mijn commentaar op wetenschappelijke artikelen over waterstof is altijd in reactie op de uitspraken en info van de wetenschappers zelf.

Die je vervolgens uit zijn verband trekt en waardeert aan de hand van door jouzelf opgelegde en voor wetenschappelijk onderzoek niet ter zake doende criteria.

En ik gebruik altijd getallen en feiten om dat te onderbouwen,

Getallen die je grotendeels zelf verzint, of die je selectief uitkiest uit een heel rijtje aan mogelijkheden, met als enig doel om "waterstof" zo slecht mogelijk voor het daglicht te laten komen.

dit in tegenstelling tot sommigen op WSF die alleen maar mopperen op mijn inconvenient truth.

Dat jij er hard in gelooft maakt het nog geen waarheid. Voor de goede orde: ik ben niet "voor" of "tegen" waterstof. Waar ik wel voor ben is een open blik in de richting van welke ontwikkeling dan ook, en waar ik bijgevolg tegen ben is het op basis van enkele eenzijdige bierviltjesberekeningen volledig afschrijven van de een of andere ontwikkeling.

Het is helaas zo dat iedereen die tegenwoordig "iets met waterstof" doet gemakkelijk subsidie kan krijgen, en bovendien de belanghebbende brandstofcelindustrie achter zich heeft als geldschieter.

Welja, wat een complottheorieën. De machtige brandstofcelindustrie. Daar kan de olie-lobby natuurlijk niet tegenop, om maar eens een andere vermeende duistere kracht te noemen.

Dus om onderzoekgroepen financieel in stand te houden is het voor universiteiten verleidelijk om "iets" in die uithoek te doen. Hoogleraren die na verloop van tijd (eindelijk) door krijgen dat ze met onzin bezig zijn kunnen bovendien niet meer stoppen, want al hun publicaties, en hun hele reputatie, berust op de mythe van de waterstofeconomie.

Gezwets van iemand die duidelijk niet begrijpt hoe wetenschappers aan hun geld komen.

Om deze stakkers te helpen zou het goed zijn als overheden alle subsidies voor dit soort onderzoek zouden stoppen, dan kunnen ze zonder gezichtsverlies er mee ophouden en iets zinvollers gaan doen.

Met een dergelijke manier van redeneren kun je al het wetenschappelijk onderzoek wel stopzetten. Want er is altijd wel wat te verzinnen waarom het niet kan, niet interessant is, waarom er al betere alternatieven zijn, en noem maar op. Maar om de een of andere reden mogen alleen onderzoeken die over waterstof gaan een dergelijk commentaar van jou verwachten.

[Wien Ee]

De onderzoekers noemen zelf een theoretisch maximum rendement van 9 %.

...

Belangrijkste reden dat dit gedoe geen toekomstperspectief heeft is bovendien dat hun elektrolyser net zo enorm groot moet worden als de ... zonnecellen die deze wetenschappers gebruiken.

...

En bovendien moet het zonlicht om de anode te bereiken door een glazen of plexiglas ruit en een laag water met daarin gasbelletjes.

Ik begrijp je scepsis over de commerciële haalbaarheid van deze techniek, misschien deel ik die ook wel, maar ik schort mijn oordeel op omdat ik onvoldoende op de hoogte ben met het totale vakgebied.

wsf-pv-1 1411 keer bekeken

De zonnecel die ze hebben ontwikkeld, vangt op twee plaatsen licht op. Eerst in de foto-anode (ik heb het in de afbeelding boven omcirkeld, en er een pijl bij gezet); het licht dat daar niet is opgevangen kan nog opgevangen worden door de gewone pv-cel die ze er achter hebben geplaatst.

Ik vind dat wel een bijzondere uitvinding van deze onderzoekers. Ook al zal deze cel niet commercieel toepasbaar zijn. Door hun onderzoek weten we nu meer. Het plezier van wetenschap, zonder dat het een toepassing hoeft te hebben.

[Fred F.]

De zonnecel die ze hebben ontwikkeld, vangt op twee plaatsen licht op. Eerst in de foto-anode (ik heb het in de afbeelding boven omcirkeld, en er een pijl bij gezet); het licht dat daar niet is opgevangen kan nog opgevangen worden door de gewone pv-cel die ze er achter hebben geplaatst.

Dat was me al duidelijk, maar de gemeten 4 mA/cm² en berekend rendement van 4,9 % is ook al voor de som van beiden. Dat is althans mijn indruk want de stroomdraad via ampèremeter naar Pt coil zit immers helemaal aan de rechterzijde.


Wat de onderzoekers gedaan hebben zal best revolutionair zijn in hun specifieke vakgebied, maar voor nuchtere buitenstaanders net als ik oogt de propaganda in vooral de persberichten lachwekkend: 5 % rendement onder laboratorium omstandigheden en een ontwerp dat in de praktijk tot een elektrolyser van gigantische afmetingen zou leiden, die bovendien geen noemenswaardige overdruk verdraagt.

Het ware beter als men ook eens mensen buiten dat specifieke vakgebied ernaar zou later kijken voordat men de tekst van de publicatie en de persberichten afmaakt. Van onderzoekers op een gewone universiteit kun je dit soort wereldvreemd gezwets verwachten, maar op een technische universiteit moeten toch genoeg ervaren collega's in andere vakgroepen rondlopen die niet aan specifieke tunnelvisie lijden.


En was het nou werkelijk zoveel moeite geweest als men de opstelling eens buiten in echt zonlicht geplaatst had om het rendement onder realistische condities te verifiëren? Had toch een mooie toevoeging geweest in de publicatie? Of zou men het geprobeerd hebben, maar was het resultaat ........

[Marko]

Het heeft allemaal geen moer te maken met tunnelvisie of wereldvreemd gezwets. De onderzoekers hebben laten zien dat je door een dopant niet homogeen maar via een gradient aan te brengen een betere ladingsscheiding in de metaaloxidelaag krijgt. Vervolgens hebben ze laten zien dat die betere ladingsscheiding tot een hogere stroomdichtheid leidt. Dat zou inderdaad best revolutionair kunnen zijn in dat vakgebied, en dat is ook de reden dat het in Nature Communications staat.


Er wordt helemaal nergens gesuggereerd dat men deze devices wil inzetten voor grootschalige productie van waterstof of ter vervanging van bestaande elektrolysers. Daar gaat het onderzoek niet om en als men wel iets dergelijks had gevonden was het niet gepubliceerd maar eerst en vooral gepatenteerd.


Maar dat wil helemaal niet zeggen dat het beschreven principe nergens voor van toepassing kan zijn.


En nee, het was waarschijnlijk helemaal geen moeite om de opstelling in zonlicht te testen. Maar het was vooral niet relevant; men verwacht van een wetenschapper immers controleerbare gegevens en reproduceerbare experimenten, met andere woorden metingen die gedaan zijn onder vastgelegde standaardcondities.

[Fred F.]

Er wordt helemaal nergens gesuggereerd dat men deze devices wil inzetten voor grootschalige productie van waterstof

Dat suggereren ze wel degelijk: ze verwijzen op de TU Delft website naar waterstofproductie voor de waterstofeconomie en zeggen het letterlijk in het Youtube filmpje:

"The hydrogen can then be used as an energy carrier by itself or we can react it with carbon dioxide to form any hydrocarbon fuel that you want."


"We successfully achieved 5 % efficiency, which is already half of the 10 % efficiency target. Should this efficiency target be able to be achieved and this technology be implemented in large scale we can get rid of our dependence of fossil fuels."

Dus als het rendement van 5 naar 10 % verhoogd kan worden kunnen we fossiele brandstoffen afschaffen.....


Hier nog een mooie quote waaruit hun gebrek aan realiteitszin blijkt:

One rough estimate shows the potential inherent in this technology: At a solar performance in Germany of roughly 600 Watts per square meter, 100 square meters of this type of system is theoretically capable of storing 3 kilowatt hours of energy in the form of hydrogen in just one single hour of sunshine. This energy could then be available at night or on cloudy days.

The potential inherent in this technology. Toe maar. Voor een leek klinkt dit misschien allemaal heel indrukwekkend, maar er wordt 60 kWh zonlicht omgezet in slechts 3 kWh waterstof, door dat rendement van 5 %. Maar om die waterstof daarna te comprimeren en op te slaan onder hoge druk kost energie, en de waterstof later via een brandstofcel omzetten naar elektriciteit gaat gepaard met fors energieverlies. Uiteindelijk is het rendement van zonlicht via waterstofopslag naar electriciteit slechts 2 % met gebruikmaking van hun technology.

het was waarschijnlijk helemaal geen moeite om de opstelling in zonlicht te testen. Maar het was vooral niet relevant; men verwacht van een wetenschapper immers controleerbare gegevens en reproduceerbare experimenten, met andere woorden metingen die gedaan zijn onder vastgelegde standaardcondities.

Dat is leuk om appels met appels te vergelijken. Maar in de echte buitenlucht met echt zonlicht gaat het om het vergelijken van peren met peren. Wat doet het er toe dat het rendement 5 % is in het lab wanneer het buiten maar 3 % (ik noem maar wat) is omdat de echte zonnestraling vrijwel nooit 1000 W/m² is, en/of die foto-anode wellicht niet goed overweg kan met diffuus licht, en/of wat dan ook. Directe waterspliting met zonlicht heeft wetenschappelijk gezien alleen waarde als het rendement in de echte buitenwereld hoger is dan van indirecte watersplitsing door elektrolyse met electriciteit van normale (droge) zonnepanelen waarvan praktijkrendementen bekend zijn. Ik begrijp overigens best dat de onderzoekers geen enkel belang hebben bij zo'n vergelijking want dat kunnen ze, ook in de toekomst, nooit winnen.

Maar dat wil helemaal niet zeggen dat het beschreven principe nergens voor van toepassing kan zijn.

Valt niet uit te sluiten, maar ik denk niet dat hun onderzoek in Nature zou staan en de media zou halen als er geen verband met waterstofproductie t.b.v. de waterstofeconomie was gelegd. Als men zich in de tekst puur op de fysica in de foto-anode gericht had, zonder te refereren naar gebruik van de geproduceerde elektronen voor waterstofproductie aan een volledig losstaande conventionele kathode (er vindt immers geen waterstof- maar zuurstofproductie plaats aan die foto-anode), zou het onderzoek niet nooit in Nature maar slechts in een of ander zeer specifiek en dus zeer onbekend blad/website terecht zijn gekomen wat door slechts een handvol specialisten wordt gelezen.


Het is overigens een misverstand dat hun systeem goedkoper zou zijn dan het huis-tuin-en-keuken zonnepaneeltje van Otto Onbenul. Wat men schrijft is:

Using a simple solar cell and a photo anode made of a metal oxide, HZB and TU Delft scientists have successfully stored nearly five percent of solar energy chemically in the form of hydrogen. This is a major feat as the design of the solar cell is much simpler than that of the high-efficiency triple-junction cells based on amorphous silicon or expensive III-V semiconductors that are traditionally used for this purpose.

‘Er worden momenteel allerlei configuraties uitgeprobeerd om met zonlicht direct waterstof te produceren. Met relatief dure zonnecellen werd bijvoorbeeld een efficiëntie van 4,7 procent gehaald. Maar wij denken dat deze aanpak nog maar moeilijk is te verbeteren en dat het bovendien een kostbare aangelegenheid zou zijn.’

‘Onze focus lag daarom op ‘goedkoop en stabiel’. Een van de interessante alternatieven is de combinatie van een simpele, goedkope zonnecel met een zogenoemde foto-anode, een lichtgevoelig materiaal gemaakt uit een metaaloxide.

...

Het bismuthvanadaat kan eenvoudig gesprayd worden en is een zeer goedkoop materiaal dat als pigment in de verfindustrie wordt gebruikt. Ook de gebruikte zonnecel (amorf, double junction) is stabiel en goedkoop. In de toekomst kunnen we zelfs met de goedkoopste, single junction zonnecel werken.’

Iedereen, goed lezen wat er werkelijk staat: hun double junction zonnecel plus foto-anode is alleen goedkoper dan de relatief dure triple junction cellen of III-V semiconductors die anderen gebruiken om water direct te splitsen. Kortom: door dat laagje bismuthvanadaat kan men een double in plaats van triple junction zonnecel gebruiken en toch hetzelfde rendement (ongeveer 5 %) bereiken als de competitie, maar tegen een wat lagere kostprijs (althans volgens deze wetenschappers). Dat is alles wat men in feite bereikt heeft.

Daar staat dus niet dat hun huidige systeem (double junction zonnecel plus foto-anode) goedkoper is dan de huis-tuin-en-keuken zonnecel die Otto Onbenul gebruikt. Integendeel. Hun systeem is nu duurder, maar in de toekomst hopen ze minder duurder te zijn door net als Otto een simpele single junction zonnecel te gebruiken. Hoeveel rendement hen dat zal gaan kosten wordt echter niet verteld.

[Marko]

Dat suggereren ze wel degelijk: ze verwijzen op de TU Delft website naar waterstofproductie voor de waterstofeconomie en zeggen het letterlijk in het Youtube filmpje:


Dus als het rendement van 5 naar 10 % verhoogd kan worden kunnen we fossiele brandstoffen afschaffen.....


Hier nog een mooie quote waaruit hun gebrek aan realiteitszin blijkt:

Gebrek aan realiteitszin is jouw interpretatie. Ik denk dat het eerder komt door de poging de maatschappelijke relevantie te duiden. Dat laatste is tegenwoordig bijna verplicht bij wetenschappelijk onderzoek, maar als je aan een leek wil uitleggen wat de relevantie van verbeterde ladingsscheiding in een op een metaaloxide gebaseerde fotoanode is ben je wel even een paar stappen verder.

Uiteindelijk is het rendement van zonlicht via waterstofopslag naar electriciteit slechts 2 % met gebruikmaking van hun technology.

Maar waar wil je het mee vergelijken? Niet omzetten en overdag de straatlantaarns laten branden?

Dat is leuk om appels met appels te vergelijken. Maar in de echte buitenlucht met echt zonlicht gaat het om het vergelijken van peren met peren. Wat doet het er toe dat het rendement 5 % is in het lab wanneer het buiten maar 3 % (ik noem maar wat) is omdat de echte zonnestraling vrijwel nooit 1000 W/m² is, en/of die foto-anode wellicht niet goed overweg kan met diffuus licht, en/of wat dan ook.

De rendementen die jij noemde voor conventionele cellen zijn op dezelfde manier bepaald....

Je kunt allerlei zaken aanhalen waarom zoiets in de praktijk niet zou werken, maar nogmaals: met een dergelijke manier van redeneren was ook al het onderzoek aan dunnelaag zonnecellen, organische zonnecellen en organische halfgeleiders in zijn algemeenheid niet van de grond gekomen.


Appels met appels vergelijken betekent in dit geval dat je de fotostroom van ontwerp X vergelijkt met die van ontwerp Y vergelijkt, onder voor de rest gelijke omstandigheden. Het betekent niet: kijken hoe zo'n ding het doet in de zon, en vergelijken met een totaal ander concept, in de zon. De titel van het artikel luidt


Efficient solar water splitting by enhanced charge separation in a bismuth vanadate-silicon tandem photoelectrode


De titel luidt niet:


We developed a novel technology that will make existing hydrogen production facilities obsolete and will Save The World.


Beoordeel het dus ook niet als zodanig.

Directe waterspliting met zonlicht heeft wetenschappelijk gezien alleen waarde als het rendement in de echte buitenwereld hoger is dan van indirecte watersplitsing door elektrolyse met electriciteit van normale (droge) zonnepanelen waarvan praktijkrendementen bekend zijn. Ik begrijp overigens best dat de onderzoekers geen enkel belang hebben bij zo'n vergelijking want dat kunnen ze, ook in de toekomst, nooit winnen.

Natuurlijk heeft het alleen dan nut. Maar dat wil niet zeggen dat je op het moment dat je in een bepaald stadium van het onderzoek dat rendement niet haalt meteen maar alles stop moet zetten, en degenen die er wel mee doorgaan moet uitmaken voor stakkers die subsidiegeld over de balk smijten.


Kennelijk vind jij dat wetenschappelijk onderzoek pas naar buiten mag worden gebracht zodra het om een vinding gaat waar direct nut van uitgaat. Dat kan, dat betekent dan dat universiteiten moeten zwijgen over 99.9% van de publicaties; wat dan weer tot gevolg heeft dat mensen gaan mopperen over wetenschappers in hun ivoren toren die geheimzinnig doen over het onderzoek dat ze uitvoeren "van ons belastinggeld".

Valt niet uit te sluiten, maar ik denk niet dat hun onderzoek in Nature zou staan en de media zou halen als er geen verband met waterstofproductie t.b.v. de waterstofeconomie was gelegd. Als men zich in de tekst puur op de fysica in de foto-anode gericht had, zonder te refereren naar gebruik van de geproduceerde elektronen voor waterstofproductie aan een volledig losstaande conventionele kathode (er vindt immers geen waterstof- maar zuurstofproductie plaats aan die foto-anode), zou het onderzoek niet nooit in Nature maar slechts in een of ander zeer specifiek en dus zeer onbekend blad/website terecht zijn gekomen wat door slechts een handvol specialisten wordt gelezen.

Voor de goede orde gaat het om Nature Communications, dat is een iets ander blad, maar desalniettemin hoogstaand. In zowel Nature als Nature Communications staan doorgaans erg weinig artikelen gerelateerd aan waterstof, in welke vorm dan ook. Je opmerking dat het er alleen om die reden in komt berust dus op een misverstand.

Het is overigens een misverstand dat hun systeem goedkoper zou zijn dan het huis-tuin-en-keuken zonnepaneeltje van Otto Onbenul.

Nogal wiedes. Maar opnieuw niet relevant. Het onderzoek richt zich op het verbeteren van (het rendement van) een goedkoper concept. Het onderzoek is niet in eerste instant gericht om met een winstgevender product te komen. Daar is wetenschappelijk onderzoek helemaal niet voor bedoeld.

[Bartjes]

Fundamenteel onderzoek hoeft geen (onmiddellijk) nut te hebben, daarom heeft Marko gelijk.


Je mag als wetenschapper geen valse verwachtingen wekken over de (spoedige) toepasbaarheid van je onderzoek, daarom heeft Fred F. gelijk.

[Marko]

Dat lijkt me een fraaie conclusie.