Onderzoekers hebben een methode gevonden om water te splitsen in zuurstof en waterstof onder omstandigheden met vrijwel geen zwaartekracht.

Een van de grootste uitdagingen bij langeafstandsvluchten in de ruimte is het meebrengen van voldoende zuurstof voor astronauten en voldoende brandstof voor de energievoorziening. Want even snel bijtanken is er niet bij. Maar als we ooit mensen naar Mars willen sturen, zullen we voor dit probleem toch echt een oplossing moeten hebben.

Een groep wetenschappers denkt nu een stap dichterbij de oplossing te zijn. In een experiment laten de onderzoekers zien hoe ze water hebben kunnen splitsen in de bestanddelen zuurstof en waterstof en dat onder omstandigheden waarin vrijwel geen zwaartekracht aanwezig is.

Lees ook: Waterstofauto gaat het leger in

Fotokatalyse

Al geruime tijd wordt er door wetenschappers interesse getoond in waterstof als brandstof. Er is op aarde genoeg water om waterstof van te maken en wat er uiteindelijk uit de uitlaat komt, is pure waterdamp. Prima voor het milieu dus. Water kan worden ontleed in waterstof en zuurstof middels elektrolyse, waarbij het zich splitst onder invloed van een elektrische stroom.

Waterstof met behulp van elektrolyse aan water onttrekken, kost alleen wel veel energie. Daarom is er ook een alternatieve methode: fotokatalytische waterstofproductie, waarbij alle benodigde energie voor het produceren van waterstof direct uit (zon)licht wordt verkregen. De Duitse onderzoekers gebruikten deze laatste methode om water te splitsen.

Valtoren

Het experiment vond plaats in de Fallturm – de valtoren – van het Center of Applied Space Technology and Microgravity (ZARM) in Bremen, Duitsland. Daar werd een buis – met een foto-elektrochemische halfcel – van 1,34 meter lengte met zo’n 168 kilometer per uur omhoog geschoten tot een hoogte van bijna 120 meter. Vervolgens viel de buis weer naar beneden, ruim 9 secondes lang, waarbij een omgeving werd gecreëerd die vergelijkbaar was met microzwaartekracht.

Luchtbellen

De onderzoekers toonden met deze opstelling aan dat het inderdaad mogelijk is om water te ontleden in een omgeving met microzwaartekracht. Het nadeel aan de fotokatalyse is wel dat bij de splitsing (en dus het proces om waterstof te creëren) belletjes ontstaan. Deze luchtbellen belemmeren het proces van het splitsen van (meer) waterstof.

Op aarde zorgt de zwaartekracht ervoor dat de bubbels automatisch naar de oppervlakte drijven en zich scheiden van het mengsel. Maar onder microzwaartekrachtomstandigheden blijft al het gas in de vloeistof achter en creëert het schuim, waardoor de methode minder efficiënt wordt.

Een mogelijke oplossing hiervoor is om centrifugale krachten te gebruiken om in de ruimte de bellen van de vloeistof ‘weg te slingeren’. Maar daar moeten onderzoekers eerst nog dieper in duiken. Evenals in andere mogelijke oplossingen. Dit was dan ook ‘slechts’ een eerste poging om waterstof uit het water te winnen onder microzwaartekrachtomstandigheden, melden de onderzoekers. Benieuwd wat de toekomst ons brengt.

Bronnen: Nature Communications, The Conversation via Scientific American, Gizmodo

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Bestel dan hier ons nieuwste nummer. Abonnee worden? Dat kan hier!