Het team van onderzoekers van Kevin Sivula van de Federal Polytechnic School of Lausanne (EPFL) ontwikkelde eind 2012 een techniek waarmee waterstof kan worden geproduceerd uit zonne-energie, water en roest. In de zomer van 2013 kenmerkte het onderzoeksteam van Michael Grätzel, directeur van het Photonics and Interfaces Laboratory bij EPFL, in samenwerking met een team van onderzoekers van Technion (Israel Institute of Technology) met succes de optimale ijzeroxide nanostructuren die een efficiënte productie van waterstof mogelijk maken volgens het door Kevin Sivula en zijn team opgestelde protocol. Deze twee ontdekkingen samen zouden een oplossing kunnen zijn, zowel economisch als ecologisch, voor de opslag van hernieuwbare energiebronnen. Met de ontwikkeling van hernieuwbare energiebronnen wordt het inderdaad nodig om instrumenten te vinden om energie op te slaan en op verzoek beschikbaar te maken.
Het idee om zonne-energie om te zetten in waterstof is niet nieuw: onderzoekers werken er al meer dan 40 jaar aan en EPFL raakte in de jaren 90 betrokken bij deze stem met het werk van Michael Grätzel, die ontving bovendien de Marcel Benoist Prijs 2013 voor zijn hele carrière. Deze laatste vond in samenwerking met een collega van de Universiteit van Genève een zonnecel uit, bekend als een "foto-elektrochemische cel" (PEC), die in staat is om rechtstreeks uit water waterstof te produceren. Theoretisch is het model van de PEC-cel erg interessant. Amerikaanse onderzoekers hebben er ook gebruik van gemaakt en hebben een opmerkelijke opbrengst van 12,6% behaald. Het gebruik van deze technologie wordt echter beperkt door de kosten: 10 cm2 oppervlak kost ongeveer 10.000 dollar om te produceren (of ongeveer 7 euro).
Het team van Kevin Sivula wilde daarom een economisch levensvatbare technologie ontwikkelen met alleen goedkope materialen en technieken. Het voorgestelde apparaat, nog steeds experimenteel, was het onderwerp van een publicatie in het tijdschrift Nature Photonics. Het produceert waterstof uit zonne-energie, water en ijzeroxiden. roest, aangebracht op elektroden. Het duurste materiaal is een glasplaat. Deze techniek, hoewel veelbelovend, leverde echter slechts een lage opbrengst op, tussen 1,4 en 3,6%, afhankelijk van het geteste prototype. Met behulp van transmissie-elektronenmicroscopie (TEM) -technieken probeerden onderzoekers uit Zwitserland en Israël de circulatie van elektronen door de nanostructuren gevormd door ijzeroxidedeeltjes met precisie te karakteriseren ze worden op de elektroden aangebracht. Door verschillende van deze elektroden te vergelijken, waarvan de fabricagemethode nu onder de knie is, slaagden de wetenschappers erin een optimale structuur te bepalen. Dit werk is het onderwerp van een publicatie in het tijdschrift Nature Materials.
Huidige systemen, die een conventionele fotovoltaïsche cel koppelen aan een elektrolyser, produceren waterstof voor een kostprijs van hoogstens 15 euro / kg. Dankzij hun ontdekking hopen EPFL-onderzoekers een oplossing te bieden voor een kostprijs van 5 euro / kg. Momenteel werken ze aan de ontwikkeling van een industrieel proces dat de grootschalige productie van elektroden mogelijk maakt.
Bron: bulletins-electroniques.com/actualites/74128.htm