Toyota's officiële verklaring kon niet utopischer beginnen: "Het voelt als magie: we brengen een specifiek apparaat in contact met de lucht, stellen het bloot aan zonlicht en het begint gratis brandstof te produceren."
Gratis? Leuk vinden?
Ten eerste is de brandstof waarnaar ze verwijzen niet benzine of diesel, maar waterstof. En zoals we weten, is Toyota een van de belangrijkste spelers op dit gebied, dat van brandstofcelvoertuigen of brandstofcellen, die waterstof gebruiken om de elektrische energie op te wekken die nodig is om het voertuig in versnelling te brengen.
Een van de grootste obstakels voor de uitbreiding van deze technologie ligt juist in de productie van waterstof. Ondanks dat het het meest voorkomende element in het universum is, lijkt het helaas altijd "verbonden" met een ander element - een bekend voorbeeld is het watermolecuul, H2O - dat gecompliceerde en kostbare processen vereist om het te scheiden en op te slaan.
En zoals Toyota zich herinnert, gebruikt de waterstofproductie nog steeds fossiele brandstoffen, een scenario dat het Japanse merk wil veranderen.
Volgens een verklaring van Toyota Motor Europe (TME) hebben ze een belangrijke technologische vooruitgang geboekt. In samenwerking met DIFFER (Nederlands Instituut voor Fundamenteel Energieonderzoek) ontwikkelde een apparaat dat in staat is om de waterdamp in de lucht te absorberen en waterstof en zuurstof direct te scheiden met alleen zonne-energie - vandaar dat we gratis brandstof krijgen.
Er zijn in wezen twee redenen voor deze gezamenlijke ontwikkeling. Ten eerste hebben we nieuwe, duurzame brandstoffen nodig - zoals waterstof - die onze afhankelijkheid van fossiele brandstoffen kunnen verminderen; ten tweede is het noodzakelijk om de uitstoot van broeikasgassen te verminderen.
De afdeling Advanced Materials Research van TME en de groep Catalytic and Electromechanical Processes for Energy Applications van DIFFER, geleid door Mihalis Tsampas, werkten samen aan een methode om water te verdelen in zijn samenstellende elementen in de gasvormige (stoom) fase en niet in de meer gebruikelijke vloeibare fase. De redenen worden verduidelijkt door Mihalis Tsampas:
Mihalis Tsampas, katalytische en elektromechanische processen voor energietoepassingen van DIFFERWerken met gas in plaats van vloeistof heeft meerdere voordelen. Vloeistoffen hebben enkele problemen, zoals onbedoelde blaarvorming. Door water in de gasfase te gebruiken in plaats van in de vloeibare fase, hebben we bovendien geen dure faciliteiten nodig om het water te zuiveren. En tot slot, omdat we alleen water gebruiken dat aanwezig is in de lucht om ons heen, is onze technologie toepasbaar op afgelegen locaties waar geen water beschikbaar is.
Abonneer je op ons YouTube-kanaal
Het eerste prototype
TME en DIFFER demonstreerden hoe het principe werkte en ontwikkelden een nieuwe solid-state foto-elektrochemische cel die in staat is om water uit de omgevingslucht op te vangen, waar het, na blootstelling aan de zon, waterstof begon te genereren.
Dit eerste prototype wist te bereiken een indrukwekkende 70% van de prestaties van een gelijkwaardig met water gevuld apparaat - veelbelovend. Het systeem omvat polymere elektrolytmembranen, poreuze foto-elektroden en waterabsorberende materialen, gecombineerd in een specifiek apparaat met een geïntegreerd membraan.
de volgende stappen
Het kansrijke project kreeg, gezien de reeds behaalde resultaten, middelen uit het NWO ENW PPS-fonds. De volgende stap is het verbeteren van het apparaat. Het eerste prototype maakte gebruik van foto-elektroden waarvan bekend is dat ze zeer stabiel zijn, maar het had zijn beperkingen, zoals Tsampas zegt: "... het gebruikte materiaal absorbeerde alleen UV-licht, dat minder dan 5% uitmaakt van al het zonlicht dat de aarde bereikt. De volgende stap is het toepassen van state-of-the-art materialen en het optimaliseren van de architectuur om de water- en zonlichtabsorptie te vergroten.”
Nadat deze hindernis is overwonnen, is het misschien mogelijk om de technologie op te schalen. De foto-elektrochemische cellen die worden gebruikt om waterstof te produceren, zijn erg klein (ongeveer 1 cm2). Om economisch levensvatbaar te zijn, moeten ze minstens twee tot drie orden van grootte (100 tot 1000 keer groter) groeien.
Ondanks dat hij daar nog niet is aangekomen, heeft hij volgens Tsampas goede hoop dat dit type systeem in de toekomst niet alleen kan dienen om auto's te verplaatsen, maar ook om huizen van stroom te voorzien.