Mischa Brendel
Onderzoekers aan het Laboratory for Nanophotonics (LANP) van de Amerikaanse Rice University hebben nanodeeltjes ontwikkeld die zonne-energie omzetten in hitte.
Op deze manier verhitten zij water tot stoom. De energie-efficiëntie van het systeem is 24 procent, waar dat van doorsnee fotovoltaïsche zonnepanelen volgens de Rice-onderzoekers momenteel rond de 15 procent ligt.
‘We gaan van water verhitten op macroschaal naar verhitting op microschaal’, aldus LANP-directrice Naomi Halas. ‘Onze nanodeeltjes zijn heel klein, zelfs kleiner dan de golflengte van het licht, wat betekent dat ze een heel klein oppervlak hebben om hitte op af te voeren. Deze intense verhitting geeft ons de mogelijkheid om op lokaal niveau, precies aan het oppervlak van de deeltjes, stoom te genereren. Het idee om stoom lokaal te genereren is contra-
intuïtief.’
Het systeem is zelf zo effectief dat een reageerbuis gevuld met in water opgeloste nanodeeltjes, zelfs ondergedompeld in een bad met ijswater, stoom produceert als er geconcentreerd zonlicht op valt. Halas: ‘Het is niet zo dat we de wetten van de thermodynamica veranderen, we koken alleen maar water op een radicaal andere manier.’ Volgens haar heeft de ontwikkeling van de nanodeeltjes grote gevolgen: ‘Dit gaat over veel meer dan elektriciteit. Met deze technologie moeten we op een compleet andere manier over zonthermische energie na gaan denken.’
Een voor de hand liggende toepassing van het systeem is het produceren van elektriciteit, maar volgens de Rice-onderzoekers is een belangrijkere toepassing het produceren van schoon water, wat vooral voor ontwikkelingsÂlanden essentieel is. Ook zijn de nanodeeltjes te gebruiken om medische instrumenten te steriliseren als er geen stroom voorhanden is. Toch is ook elektriciteitsproductie een belangrijke toepassing; veel elektriciteit wordt momenteel opgewekt met behulp van stoomÂturbines.
De bevindingen van de onderzoekers van Rice University zijn onlangs gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift ACS Nano.
