EnglishZuid-Koreaans zonne-apparaat maakt waterstof met recordrendement voor organische materialen
Onderzoekers van UNIST in Zuid-Korea bouwden een apparaat van organische, koolstofhoudende materialen dat met alleen zonlicht water splitst in waterstof. Het haalt 7,9 procent rendement, volgens het team een record voor dit soort apparaten. De volgende stap is een versie die veel langer meegaat.
Waterstof is een schone brandstof: bij gebruik blijft er alleen water over. Je kunt waterstof maken door water te splitsen, maar daar is energie voor nodig. Het mooiste zou zijn als zonlicht dat direct doet, zonder zonnepaneel, kabels en stopcontact ertussen. Een team van het Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST) in Zuid-Korea is daar een flinke stap mee opgeschoten.
Hun apparaat zet 7,9 procent van de energie in zonlicht om in energie in waterstof. Volgens de onderzoekers is dat het hoogste rendement dat ooit is gemeld voor een apparaat van organische halfgeleiders dat zonder stroom van buitenaf werkt. Organische halfgeleiders zijn koolstofhoudende materialen die licht kunnen omzetten in elektrische lading, zoals in flexibele zonnecellen. Ze zijn goedkoop te maken.
Het onderzoek, onder leiding van de professoren Kim Jin-young, Lee Jae-sung en Lim Han-kwon, verscheen op 6 september 2026 online in het vakblad Applied Catalysis B: Environment and Energy. UNIST maakte het eind oktober bekend.
Twee lagen, en een betere verbinding ertussen
Om water te splitsen is een spanning van minstens 1,23 volt nodig. Eén laag organisch materiaal levert dat niet. Daarom stapelde het team twee lichtvangende lagen op elkaar. Hun spanningen tellen dan bij elkaar op, net als bij twee batterijen achter elkaar.
Het lastige zit in de laag die de twee met elkaar verbindt. Meestal wordt daarvoor een materiaal gebruikt dat PEDOT:PSS heet. Dat is zuur en trekt vocht aan. Daardoor tast het de lagen eromheen snel aan, en gaat het apparaat na korte tijd achteruit. De onderzoekers vervingen die laag door een combinatie van twee stoffen. Molybdeenoxide is niet zuur en houdt weinig vocht vast. Een organisch molecuul zorgt voor minder kleine foutjes in het materiaal en geeft de elektrische lading makkelijker door.
Dat werkt. Na tien uur onafgebroken werken leverde het proefcelletje nog 86 procent van de stroom van het begin. Met de gewone verbindingslaag was dat ongeveer 36 procent. Het celletje is klein: ruim een halve vierkante centimeter. Het team bouwde daarnaast een grotere versie van 320 vierkante centimeter, ongeveer zo groot als een A5-blad. Die maakte buiten, in gewoon zonlicht, waterstof zonder stroom van buitenaf.
Goedkoper te maken
De onderzoekers letten ook op de kosten. Op de elektrode waar de waterstof ontstaat, is het platina teruggebracht tot ongeveer 0,1 procent van het gewicht. Platina is een duur edelmetaal. De andere elektrode, waar zuurstof ontstaat, gebruikt een katalysator van nikkel, ijzer en kobalt: metalen die veel goedkoper zijn. Een katalysator is een stof die een reactie versnelt zonder zelf op te raken. Beide elektroden zitten in dezelfde vloeistof (kaliloog), dus er is geen duur membraan nodig om ze van elkaar te scheiden.
Het team rekende ook uit wat waterstof uit een grote installatie met deze techniek zou kosten. Bij het huidige rendement en een productie van 10 ton per dag komt het volgens de onderzoekers uit op 9,26 dollar per kilo. Stijgt het rendement naar 16 procent, het theoretische maximum voor dit ontwerp, en de productie naar 30 ton per dag, dan zou de prijs dalen naar 4,26 dollar per kilo. Bij 10 procent rendement zou het apparaat al kunnen concurreren met vergelijkbare apparaten van anorganische materialen, omdat de organische elektroden goedkoper te maken zijn.
Ook elders gaat het snel
Andere teams werken ook aan waterstof uit zonlicht zonder stopcontact. In maart 2025 beschreven onderzoekers van Imperial College London en Queen Mary University of London in Nature Energy een ander organisch ontwerp. Een beschermend grafietvelletje hield dat apparaat dagenlang stabiel, waar eerdere ontwerpen binnen uren achteruitgingen. Het haalde 5 procent rendement. Het Koreaanse apparaat haalt een hoger rendement, de Britse aanpak liet zien dat zo'n apparaat ook dagen achter elkaar kan werken.
In Singapore bouwde een team een kunstblad dat met zonlicht waterstof uit zeewater haalt en tegelijk een giftige stof afbreekt. Dat apparaat vangt het licht met perovskiet, een ander goedkoop materiaal, en gebruikt die gifstof om de reactie makkelijker te maken. Het Koreaanse team kiest voor organische lagen en een betere verbinding daartussen. Verschillende routes dus, met hetzelfde doel: goedkope waterstof, rechtstreeks uit zonlicht.
De volgende stappen
Het Koreaanse apparaat is nu tien uur achter elkaar getest. Voor echt gebruik moet het jaren meegaan, en ook het rendement moet verder omhoog om waterstof goedkoop genoeg te maken. Dat is wat de onderzoekers nu verder willen verbeteren. De betere verbindingslaag is daarbij een belangrijke bouwsteen, omdat juist die laag eerdere apparaten snel deed achteruitgaan.
Wat betekent dit voor de weg naar de singulariteit?
Een toekomst met veel meer rekenkracht, robots en industrie vraagt veel schone energie, en een manier om die op te slaan. Waterstof kan dat: je maakt het als de zon schijnt en gebruikt het wanneer je het nodig hebt. Dit apparaat laat zien dat goedkope organische materialen dat direct met zonlicht kunnen. Met een record van 7,9 procent en een eerste grotere versie die buiten werkt, komt goedkope waterstof uit zonlicht weer een stap dichterbij.
