Efficiënte fotokathodes voor omzetten zonlicht in brandstof

De Nederlandse Universiteit Twente onderzoekt hoe fotokathodes zijn te verbeteren door de rol van watermoleculen geadsorbeerd aan het NiO-oppervlak van deze kathodes, te bestuderen.

Trefwoorden: #brandstof, #energie, #UTwente, #zon

Lees verder

research

( Foto: UTwente )

ENGINEERINGNET.BE - Fotoelectrochemische cellen zijn veelbelovend voor de omzetting van zonlicht in brandstof, bijvoorbeeld om water om te zetten in waterstof, of CO2 in organische moleculen.

Om dit te realiseren moet de fotokathode efficiënter werken. Fotokathodes zijn vaak gebaseerd op nikkeloxide (NiO).

Een belangrijke en tot nu toe onbegrepen vraag is de rol van watermoleculen geadsorbeerd aan het NiO-oppervlak van deze kathodes. Kaijian Zhu, promovendus bij Universiteit Twente, doet onderzoek naar de effecten van deze adsorptie.

"In dit werk hebben we de in licht opgewekte processen die plaatsvinden aan het fotokathode en het elektrolyt grensvlak bestudeerd door middel van geavanceerde ultrasnelle spectroscopie," aldus Zhu.

Hydroxylgroepen gevormd aan het NiO en water grensvlak bevorderen niet alleen de ladingsoverdracht tussen het NiO en de kleurstof, maar verhogen ook de snelheid van ladingsrecombinatie.

Beide processen zijn aanzienlijk langzamer wanneer de fotokathode wordt blootgesteld aan acetonitril. In lucht vindt intermediair gedrag plaats. Zhu vervolgt: "Onze studie laat zien dat we efficiëntere fotokathodes kunnen ontwikkelen door de hoeveelheid oppervlakte hydroxylgroepen te optimaliseren."

Het project is onderdeel van het Advanced Research Center Chemical Building Blocks Consortium. Binnen dit consortium werken onder andere de Universiteit Twente en industriële partner Shell samen, in dit project binnen het centrale thema ‘energietransitie’.