U bent hier:
/
planet home
/
energiebronnen
/
zonne-energie
/
artificial photosynthesis

Gerelateerde onderwerpen

Zonne-energie opwekken

Algemener

Producten en diensten

Zonne-energie

Artificial photosynthesis

Dr. Stefan W. Kowalczyk is a bionanotechnology researcher at the Kavli Institute of Nanoscience in Delft. He wrote his PhD thesis on biomimetic nanopores.

Profiel

1. Artificial photosynthesis: what is it and why is it useful?

The major source of energy on the Earth is the Sun. Most forms of life ultimately rely on sunlight to provide the energy for living. As we all know, solar cells can give instant power by taking sunlight and producing a current. But as soon as the sun goes down, so does the current.

Turning sunlight into a fuel – for example to use for transportation or to store for later – would be very beneficial. Nature has already figured out how to do this. It is called photosynthesis. Plants capture sunlight and through the process of photosynthesis, they use the energy to combine carbon dioxide and water to create sugar molecules. Researchers around the globe are trying to design synthetic systems that mimic this intriguing process [1].

Artificial-Photosynthesis-leaf

2. Is it feasible to mimic photosynthesis in the lab?

Biologically inspired mimicking of photosynthesis focuses only on the specific reactions from the whole complex process of photosynthesis that are potentially useful, picking out just the best bits. It is not necessary to fully replicate nature’s complex machinery. In natural leaves, the photosystem-II protein complex (PSII) uses photons from the sunlight to extract electrons from water. To make fuel, these electrons are later stored in chemical bonds, that can later be opened up to recover the stored energy when needed. This process can be mimicked in an artificial leaf [2].

Artificial Photosynthesis-artificial-leaf
Photosystem II: nature's water-splitting system.

3. Can such artificial leaves indeed convert sunlight and water into a storable fuel?

Yes, it can! The first prototype artificial leaf that converts solar energy to fuel was demonstrated back in 1998 by John Turner. His device converted water to hydrogen with an efficiency about four times higher than a natural leaf. The downside was that Turner had to use expensive materials such as platinum and the system was unstable. In early 2011, Dan Nocera, a professor at MIT, announced a practical artificial leaf that is ten times more efficient than the real thing [3].

The leaf is made of inexpensive materials (using cobalt phosphate, which is abundant and cheap), is stable for at least two days and works at room-temperature in neutral pH water. Also, the leaf has self-repairing properties, i.e., the catalytic surface of the leave reforms from the surrounding solution if it is disrupted. When submerged in a few liters of water, the leaf, about the size of a credit card, can produce enough energy to power a household in a developing country.

Artificial Photosynthesis-artificial-leaf2
Nocera's oxygen-evolving catalyst

4. Does the artificial leaf run with whatever water is available or only ultra-pure water?

The device also works with dirty water, an advance from past prototypes. In fact, it could be used to make ultra-pure water out of dirty water, by splitting the water, recombining the oxygen and hydrogen later, and leaving the dirt behind.

5. Would it be possible to upgrade current prototype artificial leaves to not only produce fuel out of sunlight, but also to capture CO2 from the air like a real leaf?

Water splitting (or, in other words, creation of H2 fuel) is one of the basic steps in photosynthesis. The other basic step is conversion of CO2 into organic molecules. While the current prototype artificial leaves focus on water splitting, mimicking the other step in an artificial device could potentially take away CO2 from the earth’s atmosphere. Efforts to design such a device are currently under way.

Aanbevolen links

pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/

[1] “Biomimetic approaches to artificial photosynthesis”, L. Hammarström and M. R. Wasielewski, Energy Environ. Sci., 2011, 4, 2339-2339.

portal.acs.org/portal/acs/corg/content

[2] “Debut of the first practical artificial leaf”, Press release, March 27, 2011.

www.rsc.org/chemistryworld/theartificialleaf.asp

[3] “The artificial leaf”, H. Birch, Chemistry World, May 2009.

Zoek in kennisbank

Aanmelden nieuwsbrief

Themasponsors Energiebronnen

Klik op een logo voor meer informatie

Themasponsors stellen de experts van ClubGreen in staat om het thema 'Energiebronnen' zo uitgebreid mogelijk in beeld te brengen en up-to-date te houden. Het standpunt van een expert is niet per se dat van een themasponsor.

Primagaz

Primagaz-ballon-klein Primagaz Nederland B.V. is marktleider op het gebied van levering van propaan. Aan ca 10,000 klanten wordt gas in bulktanks geleverd. Daarnaast wordt propaan geleverd in flessen. Primagaz ontwikkelt en implementeert verantwoorde en betrouwbare lokale energieoplossingen. Iedere klant is uniek. Het talent om te leren van en reageren op de veranderende klant is voor Primagaz de belangrijkste eigenschap voor succes.

Primagaz zoekt naar manieren om de kwaliteit van leven van onze klanten en medewerkers te verbeteren in harmonie met de samenleving en het milieu.

Bekijk de presentatie van Primagaz.

Centrosolar

Centrosolar-zon-klein Centrosolar leeft al meer dan 15 jaar van de zon. Centrosolar gaat veel verder dan de meeste partijen door zelf te investeren in de productie. De productiefaculteit werkt volgens de strengste Europese normen, ook als het gaat om milieu.
Zonnepanelen zijn rendabel als ze zoveel mogelijk stroom opwekken. Centrosolar heeft als doel om wereldwijd hoogwaardige zonne-energiesystemen te leveren voor bedrijven en particulieren. Centrosolar is een betrouwbare leverancier die hierop harde garanties afgeeft en aanspreekpunt is voor alle onderdelen.

Bekijk de presentatie en de zonnepanelen van Centrosolar.

donQi

donqi1 donQi Urban Windmill is dé oplossing voor duurzame energie in de bebouwde kom. De kleine windmolen is compact, stil, zonder trillingen en heeft een hoog rendement. Er zijn steeds meer bedrijven die een zinvolle bijdrage willen leveren aan een duurzame wereld. Door deze decentrale energieopwekking worden bedrijven steeds minder afhankelijk van traditionele energieopwekking uit fossiele brandstoffen. Tevens geven ze een duidelijk statement af van een duurzame wereld.

Bekijk de presentatie en de video van donQi.

Dutch Solar Systems

DSS-pand-small Dutch Solar Systems BV maakt deel uit van het ICT-concern Centric. Het bedrijf richt zich o.a. op inventieve toepassingen van zonne-energie en warmteterugwinning uit afvalwater. Daartoe combineert Dutch Solar Systems de kracht van de zon met hightech kennis en zoekt ze voortdurend naar nieuwe ontwikkelings- mogelijkheden. Zo brengt Dutch Solar Systems BV de zorg voor het milieu samen met bedrijfsmatig denken. Steeds meer mensen profiteren van een DSS zonneboiler of van een van onze warmte terugwin apparaten.
dutch-solar-systems-logo

Bekijk de presentatie van Dutch Solar Systems.

Greenchoice

greenchoice5 Greenchoice levert als enige energieleverancier in Nederland uitsluitend milieuvriendelijke energie. Inmiddels leveren we aan ruim 280.000 tevreden klanten groene energie. Hierbij hanteren wij zeer concurrerende tarieven. Onze groene stroom en groen gas is zelfs voordeliger dan gewone grijze energie. Greenchoice heeft als doelstelling om zoveel mogelijk mensen in Nederland te laten overstappen op groene energie. Onze toekomst en die van onze kinderen ligt bij duurzame opwekking. De natuur lijdt zeer onder de gevolgen van vervuiling door de verbranding van fossiele brandstoffen en het broeikaseffect. Dit terwijl de alternatieven nu al voor handen zijn!

Bekijk de presentatie en de diensten van Greenchoice.

Meewind

meewind5 Als ambitieus energiefonds stimuleert Meewind de aanleg van windmolenparken. Uw participatie, samen met die van gemeenten, bedrijven en tienduizenden andere burgers, is daarbij van vitaal belang. Door gezamenlijk te investeren wordt een draagvlak gecreëerd dat politieke besluitvorming versnelt en onafhankelijke energievoorziening mogelijk maakt. Nu en in de toekomst. Met uw eigen stukje windpark wordt de CO2-uitstoot gereduceerd, meer duurzame energie geproduceerd en ontvangt u bovendien langdurig een aantrekkelijk rendement.

Bekijk de presentatie en windmolenparken van Meewind.

Prima Energy

Prima-energy-Zonnepaneel De toekomst van onze energievoorziening is een belangrijk vraagstuk dat iedereen aangaat. We staan voor een overgang van de huidige centrale energievoorziening, gedomineerd door fossiele brandstoffen met een hoge CO2-uitstoot, naar een nieuwe, efficiëntere en tegelijk decentrale energievoorziening.

Daarom biedt Prima Energy moderne, efficiënte, koolstofarme en decentrale energieoplossingen. Met een gevarieerd aanbod aan producten en diensten bieden we energieoplossingen op maat.

Bekijk de presentatie van Prima Energy.

Stichting Energy Valley

Energy valley6 Stichting Energy Valley bestaat sinds 2003 en is een netwerkorganisatie die met publieke en private partners invulling geeft aan de regionale groeikansen van de energiesector. De stichting is intermediair om projecten te versnellen, kennisuitwisseling te bevorderen en de noordelijke energieregio te versterken. Bedrijven, kennisinstellingen en overheden werken daarbij nauw samen om met concrete projecten werk te maken van een toekomstbestendige energie-economie.

Bekijk de presentatie en de video van Energy Valley.