Af Mette Hjermind McCall
På en enkelt time leverer solen energi nok til at dække verdens energibehov i et helt år. Problemet er bare, at verdensrekorden i fotoelektrokemiske systemers omdannelse af solenergi til brændstof stadig kun er sølle 12,4 procent. Og det til en pris på over 50.000 kroner per kvadratcentimeter halvleder-materiale brugt i processen.
Heri ligger udfordringen for det forskerteam, Jakob Kibsgaard nu i et år har arbejdet med på Stanford University.
– Vi leder simpelthen efter nye halvleder-kombinationer, der både kan absorbere solens lys og samtidig drive en kemisk reaktion. Og det skal være et materiale, der i stor skala kan konkurrere med fossile brændstoffer, forklarer den 29-årige forsker, mens han viser rundt i laboratoriet.
Højt på vulkanplottet
Hans hjertebarn er et materiale med det ikke særligt mundrette navn ”molybdæn disulfid”, som ligger lidt under platin på ”vulkanplottet” – en kurve over materialer med gode katalytiske egenskaber til produktion af brint fra vand ved at splitte vandmolekyler op i brint og ilt.
– Platin er det optimale materiale, men det er hundedyrt. Molybdæn disulfid er langt billigere, så nu gælder det for os om på nano-niveau at optimere materialet, så det både kan absorbere hovedparten af solspektret, og samtidig også har et stort nok ”båndgab” til at drive en ønsket kemisk reaktion som splitning af vand. Det er ikke noget, materialet kan i sin naturligt forekommende form, men de fotoelektrokemiske egenskaber kan forbedres ved nanostrukturering, forklarer Jakob.
Futuristisk scenarie
Fra et sort telt i laboratoriet strømmer violet lys ud. Den energi, som halvleder -materialet får fra solen, kan omdannes til el, som vi kender det fra solceller. Strømmen kan for eksempel lagres i batterier eller bruges til at vandspaltning. Men solceller koblet med traditionel vandspaltning ved elektrolyse giver ikke mening rent økonomisk. Og batterilagring? Jakob viser en graf over energitæthed:
– Se, hvordan batterierne ligger og roder rundt helt nede i det nederste hjørne. Kemiske brændstoffer som metanol og brint har langt bedre energitæthed, så hvorfor hive strømmen ud af processen for at putte den i batterier?, spørger han retorisk. Det er derfor, Stanford-teamet arbejder på at få halvleder-materialerne til at omdanne sollyset direkte til kemiske brændstoffer. Det er et futuristisk scenarie, som stadig ligger nogle år ude i fremtiden, mens jagten på og nanostruktureringen af de rigtige materialer fortsætter.
