Licht als energiebron maakt schone waterstofproductie mogelijk

Onderzoekers van de Universiteit van Amsterdam (UvA) zijn erin geslaagd om waterstof te maken met behulp van licht als energiebron. Ze rapporteren over hun bevindingen in het wetenschappelijke tijdschrift Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), dat deze week verschijnt.

De ontdekking is belangrijk in het perspectief van het mondiale energievraagstuk. Waterstofgas wordt gepromoot als vorm van groene energie, omdat bij verbranding alleen water als bijproduct wordt gevormd. Het gebruik van waterstof is echter alleen ‘schoon' als het ook schoon geproduceerd kan worden uit herwinbare grondstoffen. Daarin is nu een grote stap gezet.

Supramoleculaire complexen

De natuur heeft verschillende enzymen (zogeheten hydrogenase enzymen) die met grote efficiëntie en snelheid waterstof genereren uit protonen en elektronen. Ook zijn er in de natuur zeer ingenieuze systemen om licht om te zetten in bruikbare energie. In het proces van fotosynthese wordt lichtenergie omgezet in chemische energie. Geïnspireerd op deze natuurlijke processen ontwikkelden de onderzoekers - Joost Reek, Sander Kluwer, Ruta Kapra en Fred Brouwer - supramoleculaire complexen die in staat zijn om waterstof te genereren met licht als energiebron. Ze maakten daarbij synthetische modellen voor de actieve componenten uit hydrogenase enzymen en het fotosynthetisch systeem, en brachten deze bijeen door middel van supramoleculaire technologie (een moleculaire variant van klitteband).

De huidige resultaten weerspiegelen de kracht van de supramoleculaire aanpak in het katalyseonderzoek. Met een kleine set bouwstenen genereerden en evalueerden de onderzoekers op een snelle manier diverse analoge structuren. Slechts één van de structuren gaf de gewenste reactiviteit. De supramoleculaire aanpak is niet alleen een veelbelovende methode om nieuwe reactiviteit op te sporen; het geeft ook mogelijkheden in het vervolgonderzoek waarbij de katalysator een onderdeel moet worden van een groter systeem.

Publicatiegevens

A.M. Kluwer, R. Kapre, F. Hartl, M. Lutz, A.L. Spek, A.M. Brouwer, P.W.N.M van Leeuwen, J.N.H. Reek: Self-assembled Biomimetic [2Fe2S]-Hydrogenase Based Photocatalyst for Molecular Hydrogen Evolution. Proceedings of the National Academy of Sciences, januari 2009.

Het volledige artikel is te vinden op de website van PNAS.

bron: Universiteit van Amsterdam