Zonneverf is een verf die, naast het geven van kleur en bescherming aan oppervlakken (muren, deuren, bestrating, enz.), het vermogen heeft om onder invloed van zonlicht schone en duurzame energie op te wekken.
Er bestaan twee soorten van deze verf: een variant die elektriciteit opwekt, die tien jaar geleden werd onderzocht en ontwikkeld, en een nieuwere versie die reageert met waterdamp in de lucht, dankzij zonlicht, en waterstof kan genereren. Beide soorten zonneverf zijn zeer interessant voor het benutten van natuurlijke hulpbronnen en het opwekken van schone, onuitputtelijke energie. Maar kan ik ze in de winkel kopen? We leggen het hieronder allemaal uit.
Oorsprong: waar het is ontstaan, evolutie en ontwikkeling
De noodzaak om nieuwe manieren te vinden om schone en duurzame energie op te wekken, heeft ertoe geleid dat veel universiteiten en organisaties alle mogelijkheden onderzoeken. Zo publiceerden onderzoekers van de Universiteit van Notre Dame in Indiana, VS, eind 2011 een artikel getiteld "Sun-Believable Solar Paint: A Transformative One-Step Approach for Designing Nanocrystalline Solar Cells", waarin ze hun onderzoek en de eigenschappen van deze verf voor het opwekken van elektriciteit, vergelijkbaar met fotovoltaïsche zonnepanelen, beschreven.
Voor de ontwikkeling ervan gebruikten ze een bindmiddelvrije pasta bestaande uit CdS-, CdSe- en TiO2-halfgeleidernanodeeltjes, die werd aangebracht op een geleidend glasoppervlak en gegloeid bij 473 K. Het fotoconversiegedrag van deze halfgeleiderfilmelektroden werd geëvalueerd in een foto-elektrochemische cel bestaande uit een grafeen-Cu2S-tegenelektrode en een sulfide/polysulfide-redoxkoppel. Tijdens de tests werden open-circuitspanningen tot 600 mV en een kortsluitstroom van 3,1 mA/cm² verkregen met de CdS/TiO2- en CdSe/TiO2-elektroden. Bovendien werden energieomzettingsrendementen van meer dan 1% behaald voor zonnecellen die onder omgevingsomstandigheden waren geconstrueerd met behulp van de conventionele, eenvoudige borstelmethode.
Dit type verf is inmiddels uitgegroeid tot een commercieel product, geproduceerd door verschillende bedrijven zoals SolarPaint Ltd., gevestigd in Israël. Voortbouwend op het initiële onderzoek van de Universiteit van Notre Dame heeft SolarPaint "Solar Paint" ontwikkeld en gepatenteerd en brengt het sinds 2018 op de markt. Maar zoals eerder vermeld, heeft een andere studie van het Royal Melbourne Institute of Technology (RMIT) een zonneverf ontwikkeld die waterdamp kan absorberen om waterstofbrandstof te produceren. Dit is een ware revolutie op het gebied van duurzame materialen – een schone energiebron direct op je muur. Waterstof wordt zelfs beschouwd als een van de schone energiebronnen van de toekomst. Deze studie is slechts de eerste fase van deze nieuwe zonneverf en verder onderzoek is nodig om de waterstof die ermee kan worden opgewekt te benutten. We zullen dus nog wel een aantal jaren geen beter nieuws horen.
Kenmerken van Solar Paint
Als we het hebben over fotovoltaïsche zonneverf, dan schuilt het geheim van de door SolarPaint gepatenteerde technologie in het gebruik van 'quantumdots', oftewel energieproducerende nanodeeltjes. Deze quantumdots worden opgelost (verdund) in een mengsel van water en alcohol en omgezet in zonneverf. Deze verf kan vervolgens zonder speciale apparatuur worden aangebracht op elk geleidend oppervlak dat energie absorbeert. Het 'elektrodenetwerk' van SolarPaint (gemaakt van ultrafijne draden, vergelijkbaar met een muggennet) en de met nanodeeltjes geïmpregneerde coating van de zonneverf kunnen zonne-energie opwekken wanneer ze worden aangebracht op daken, muren en, in de toekomst, zelfs wegen. Deze technologie zou een revolutie kunnen betekenen voor traditionele zonnepanelen, die duidelijk beperkt worden door de beperkte landoppervlakten die traditioneel door de zonne-energie-industrie worden gebruikt.
Hoe werkt het?
Zonneverf , ofwel fotovoltaïsche zonneverf, is een alternatieve bron van zonne-energie die elektriciteit opwekt wanneer deze aan zonlicht wordt blootgesteld. Deze elektriciteit wordt vervolgens naar een autoaccu overgebracht. Dankzij een materiaal genaamd perovskiet kan elk oppervlak door het spuiten van deze verf in een zonnepaneel worden veranderd. Het bestaat voornamelijk uit calciumtitanaat en is goedkoper dan silicium voor zonnepanelen. Bovendien kunnen deze panelen veel dunner zijn dan traditionele panelen.
Het is gebaseerd op recente ontwikkelingen in onderzoek naar halfgeleidernanokristallen. Er is nu een enkellaagse zonneverf ontwikkeld voor het ontwerpen van zonnecellen met kwantumstippen. Hoewel verdere verbeteringen nodig zijn om strategieën te ontwikkelen voor grootschalige, volledig solid-state apparaten, biedt deze eerste poging om zonneverf te produceren de voordelen van een eenvoudig ontwerp en economisch haalbare zonnecellen van de volgende generatie. Deze alternatieve energiebron is geschikt voor oppervlakken die niet vlak zijn en waar conventionele actieve zonnepanelen niet geplaatst kunnen worden, zoals auto's of mobiele apparaten in het algemeen.
De opwekking van waterstof leidt tot de creatie van waterstofgebaseerde zonneverf, oftewel Solar Paint-H2. Het werkt eenvoudig: breng een laag verf aan op een dak, deur of buitenmuur met een roller of kwast. Dat is alles; het systeem heeft alleen zonlicht en waterdamp in de lucht nodig. Met dit materiaal kunt u profiteren van de vele voordelen van zonne-energie zonder zonnepanelen te hoeven installeren.
Technisch gezien is de werking gebaseerd op het opvangen en condenseren van waterdamp uit de lucht. Vervolgens fungeert de verf, dankzij titaniumoxide, als halfgeleider voor de fotokatalytische elektrolyse van het opgevangen water. Met andere woorden, het bevordert de ontleding ervan in zuurstof- en waterstofmoleculen. Deze waterstof kan vervolgens worden opgevangen en gebruikt als brandstof in elektrochemische cellen of motoren.
Voordelen van zonneverf
Zonne-energie (fotovoltaïsch) of Solar Paint –eH:
- Eenvoudig te produceren
- Voordeliger dan panelen op siliciumbasis
- Maak optimaal gebruik van elk oppervlak
- Gemakkelijk aan te brengen (zoals elke verf)
- Wordt al sinds 2018 op de markt gebracht
Waterstof- of zonneverf – H2:
- Eenvoudig te produceren
- Gemakkelijk aan te brengen (zoals elke verf)
- Maak optimaal gebruik van elk oppervlak
- In staat om schone en onbeperkte energie op te wekken
Hoewel het lijkt alsof deze nieuwe manieren om energie op te wekken alleen maar voordelen hebben, is de waarheid dat ze op dit moment nog steeds enkele nadelen kennen.
- De prestaties blijven echter lager dan die van siliciumchips
- Het vereist elektrische en elektronische apparatuur voor het beheer en gebruik ervan
Waterstofzonneverf of Solar Paint -H2
- Moeilijkheden bij het opslaan van de geproduceerde H2
- Nog in ontwikkeling
Zonneverf voor woningen: realiteit of fictie?
Hoewel het misschien sciencefiction lijkt, is de waarheid dat dit een alternatief is dat we binnenkort zelf kunnen aanschaffen. We hebben echter wel professionele hulp nodig om de rest van de installatie te voltooien. Dit omvat de elektrische aansluitingen voor het opslaan van de energie, het omzetten ervan in wisselstroom voor thuisgebruik, enzovoort. We mogen niet vergeten dat oppervlakken die met fotovoltaïsche zonneverf zijn geverfd, zich gedragen als fotovoltaïsche zonnepanelen. En om er optimaal gebruik van te maken, moeten ze worden aangevuld met andere componenten zoals batterijen, laadregelaars, omvormers, enzovoort
Wat betreft op waterstof gebaseerde zonneverf, kunnen we dit als een realiteit beschouwen, aangezien onderzoek de haalbaarheid van waterstofproductie aantoont. Het zal echter nog enkele jaren duren voordat we het kunnen gebruiken, omdat waterstof een gas is dat na productie moet worden opgevangen, en deze stap is bij zonneverf nog niet volledig opgelost. Maar omdat de productie van waterstof momenteel erg duur en vervuilend is, hebben we er vertrouwen in dat veel bedrijven geïnteresseerd zullen zijn in het oplossen van het probleem van het opvangen van de door zonneverf opgewekte waterstof.
Bron: HogarSense
