Artificial Photosynthesis and Solar Fuels

Course manual 2025/2026

Course content

Het energieprobleem (dreigend tekort aan fossiele brandstoffen, en de nadelen die aan deze brandstoffen zijn verbonden) is een van de grote uitdagingen van de huidige natuurwetenschap. Zoals bekend kunnen planten heel efficiënt zonlicht omzetten in (en opslaan als) chemische energie, en dit heeft onderzoekers geïnspireerd om zelf chemische energie uit licht te maken. Op dit moment wordt wereldwijd gewerkt aan het oplossen van het volgende probleem: maak een goedkoop, milieuvriendelijk moleculair systeem dat waterstof + zuurstof maakt uit water + licht. De tot op heden bedachte oplossingen (geregeld te vinden in Science en Nature) zijn meestal niet efficient genoeg (te weinig waterstof per foton), te duur, of slecht voor het milieu, en vaak alledrie tegelijk.
In dit vak gaat de student zelf proberen een oplossing te bedenken. De hiervoor benodigde kennis kan men zich tijdens de hoorcolleges eigen maken, onder andere aan de hand van recente artikelen. Er komt bij artificiële fotosynthese zowel natuurkunde als chemie kijken: de interactie tussen licht en moleculen, de overdracht van elektronen tussen moleculen, katalyse (de reactie heeft een hele hoge energie-barrière); ook zul je experimentele technieken (waaronder spectroscopie en electro-chemie) nodig hebben om te testen of het idee werkt. Naast de colleges die specifiek gaan over artificiële fotosynthese, zullen experts colleges komen geven over de economische en beleidsaspecten van sustainable energie-technologie, en over de chemie en fysica van “natuurlijke” (biologische) fotosynthese.
Aan het eind schrijft de student een goed onderbouwd voorstel met eigen oplossing, zo mogelijk ondersteund door test-experimenten, die je presenteert tijdens een mini-symposium aan het eind van het college.
Voor een eerste inleiding in het onderwerp, zie http://en.wikipedia.org/wiki/Artificial_photosynthesis of http://forumblog.org/2014/11/a-new-way-to-harness-the-power-of-the-sun/

Study materials

Literature

• Wordt nog bekend gemaakt.

Objectives

• De student kan de fysica en chemie van artificiële fotosynthese uitleggen.
• De student kan deze kennis gebruiken om artikelen over (of mogelijke ontwerpen voor) artificiële fotosynthese te analyseren.
• De student kan de huidige situatie van het onderzoeksveld van artificiële fotosynthese uitleggen.
• De student kan zelf een (deel van een) moleculair systeem voor artificiële fotosynthese ontwerpen.
• De student kan het belang van artificiële fotosynthese in de context van de sustainability de sustainable energy transitie uitleggen.

Teaching methods

• Hoorcollege
• Werkcollege
• Presentatie/symposium

Hoor- en werkcolleges, presentaties.

Learning activities

Attendance

Programme's requirements concerning attendance (OER-B):

• Active participation is expected of each student in the course for which he is registered.
• If a student cannot attend an obligatory part of a programme's component due to circumstances beyond his control, he must report in writing to the teacher in question as soon as possible. The teacher, if necessary after consulting the study adviser, may decide to issue the student a replacing assignment.
• It is not allowed to miss obligatory parts of the programme's component if there is no case of circumstances beyond one's control.
• In case of participating qualitatively or quantitatively insufficiently, the examiner can expel a student from further participation in the programme's component or a part of that component. Conditions for sufficient participation are fixed in advance in the study guide and/or on Canvas.

Assessment

Fraud and plagiarism

The 'Regulations governing fraud and plagiarism for UvA students' applies to this course. This will be monitored carefully. Upon suspicion of fraud or plagiarism the Examinations Board of the programme will be informed. For the 'Regulations governing fraud and plagiarism for UvA students' see: www.student.uva.nl

Course structure

Contact information

Coordinator

• prof. dr. Joost Reek