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.

Elektronen vasthouden

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 en prof.dr. Fred Brouwer), UvA/IoP (dr. Remko Detz), 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.

Het project sluit aan bij het lopend SOLARDAM onderzoek en bouwt voort op onderzoek van HIMS promovendus Hung-Cheng Chen, die eerder dit jaar op zijn proefschrift 'Solar fuels via artificial photosynthesis' promoveerde bij prof.dr. Joost Reek (Homogeneous, Supramolecular and Bio-Inspired Catalysis) en prof.dr. Fred Brouwer (Molecular Photonics). Het onderzoek leidde tot een octrooi-aanvraag waarmee ir. Willem Fokkema en SBI student Jennifer Nyavor van Innovation Exchange Amsterdam (IXA, het transferbureau van de UvA) op zoek gingen naar bedrijven die in verdere ontwikkeling wilden participeren. Dit leidde tot de samenwerking met Merck.

Duurzame samenleving

De Solar to Products subsidies van NWO zijn bedoeld voor onderzoek naar oplossingen en innovaties die bijdragen aan de opslag van zonne-energie in chemische bindingen. Daarbij wordt de zonne-energie direct of indirect gebruikt om koolstofdioxide en water om te vormen tot chemische bindingen. Op deze manier verandert koolstofdioxide dus van een last in een waardevolle grondstof, een veelbelovende stap in de ontwikkeling van een duurzame samenleving. Het programma is door NWO-CW en FOM opgezet in samenwerking met de Topsectoren Chemie en Energie, en het Topconsortium voor Kennis en Innovatie BioBased Economy (TKI-BBE). Het ligt daarmee op het grensvlak van de biologie, chemie en fysica.