Op weg naar een zonnecel voor de productie van methanol

Chemici van het Van 't Hoff Institute for Molecular Sciences (HIMS) van de Universiteit van Amsterdam werken aan een nieuw soort 'chemische' zonnecel die zonlicht gebruikt voor de synthese van methanol uit kooldioxide en water. De Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO) stelde een half miljoen euro beschikbaar voor het onderzoek onder leiding van prof. dr. Joost Reek. Het wordt uitgevoerd in samenwerking met het Duitse chemiebedrijf Merck en onderzoeksinstituten ECN en FOM-AMOLF.

Zonlicht kan in principe op duurzame wijze in de volledige energiebehoefte van de mensheid voorzien. Daarbij is het wel van belang de zonne-energie zodanig op te kunnen slaan dat ze beschikbaar is als er behoefte is -  ook 's nachts bijvoorbeeld. Bij zonnecellen die zonlicht omzetten in elektriciteit is grootschalige opslag (bijvoorbeeld in batterijen) nog een probleem. Daarom werken onderzoekers aan 'chemische' zonnecellen die het zonlicht direct kunnen omzetten in brandstoffen.

In zulke fotoelektrochemische cellen vindt een opeenvolging aan chemische reacties plaats, uitgaand van water en CO2. Net als in een 'gewone' zonnecel maakt de lichtenergie in eerste instantie elektronen vrij. Die gaan echter niet het elektriciteitsnet in, maar worden gebruikt in chemische reacties die uiteindelijk de brandstof opleveren.

De Amsterdamse onderzoekers werken aan een zogenaamd 'dye-sensitized' zonneceltype dat methanol kan maken. Ze richten zich vooral op de eerste cruciale stap in het benutten van de vrijgemaakte elektronen. Ze willen ervoor zorgen dat de elektronen niet in het systeem verloren gaan, maar beschikbaar zijn voor de chemische reacties. Ze gaan daarom op zoek naar stoffen die de elektronen tijdelijk vast kunnen houden: zogenaamde “redox mediators”. Ze hopen de efficiëntie van de (nog erg experimentele) zonnecellen met minstens een factor tien kunnen verbeteren, tot het niveau van enkele procenten.


Het onderzoeksproject Redox Mediators in Dye-sensitized Photoelectrochemical Cells for CO2-reduction zal vier jaar gaan duren. De NWO subsidie wordt aangewend om twee promovendi aan te stellen. Het onderzoek vindt plaats in consortiumverband waarin naast UvA/HIMS (prof.dr. Joost Reek, dr. Remko Detz en prof.dr. Fred Brouwer) de onderzoeksinstituten ECN (prof.dr. Wim Sinke) en FOM-AMOLF (dr. Erik Garnett) zijn betrokken, evenals het Duitse chemiebedrijf Merck (dr. Matthias Koch). Merck draagt ook financieel aan het onderzoek bij.