10-mal effizienter als Solar: Genialer Katalysator für Wasserstoffproduktion - EFAHRER.com

2023-01-13 10:52:07 By : Ms. Sara Chang

WissenschaftlerInnen der University of Michigan gelang ein Durchbruch in der solaren Wasserstoffproduktion. Dafür nutzten sie eine künstliche Form der Fotosynthese. Im Vergleich zu bisherigen Experimenten konnte das Team die Wasserstoffproduktion verzehnfachen.

Wasserstoff gilt für die Energiewende als Schlüsseltechnologie. Doch wirklich umweltfreundlich ist das Gas nur, wenn es auch erneuerbar hergestellt wird. Bisher wird der Großteil des weltweiten Bedarfs noch aus fossilen Energieträgern bereitgestellt, wodurch nach Angaben des Umweltbundesamts rund 20 Prozent der Energie verloren gehen. Zudem ist die Freisetzung von Treibhausgasen bei der Produktion des sogenannten grauen Wasserstoffs hoch. Dagegen bietet die Erzeugung von grünem Wasserstoff aus erneuerbaren Energien eine klimaneutrale Möglichkeit, das energiereiche Gas zu gewinnen.

An der University of Michigan forschen WissenschaftlerInnen an Solarpaneelen zur direkten und grünen Wasserstoffproduktion – mit Erfolg. Einer Pressemitteilung der Universität zufolge erreichte das Team um Zetian Mi, Professor für Elektro- und Computertechnik, kürzlich einen neuen Meilenstein.

Für den Durchbruch waren zwei entscheidende Entwicklungen notwendig. Zum einen gelang es den Forschern, Halbleiter so umzugestalten, dass diese auch mit konzentriertem Sonnenlicht effizient funktionieren. Das erreichte das Team, indem es die Größe des Halbleiters drastisch reduzierte. „Wir haben die Größe des Halbleiters um mehr als das Hundertfache reduziert, verglichen mit anderen Halbleitern, die nur bei geringer Lichtintensität funktionieren“, erklärt Peng Zhou, Forschungsstipendiat in Elektro- und Computertechnik und Erstautor der Studie.

Des Weiteren entwickelten die Projektbeteiligten einen neuen Halbleiterkatalysator. Dieser kann sowohl den energiereichen als auch den energiearmen Teil des Sonnenlichts für die Wasserstoffproduktion nutzen. Ersterer bewirkt die Spaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff, während die energiearmen Sonnenstrahlen Wärme bereitstellen, mit der die Reaktion unterstützt wird.

Auch interessant: Kein Speicher mehr nötig: Diese Solaranlage produziert direkt Wasserstoff

Eine fenstergroße Linse fängt zunächst das Sonnenlicht auf und bündelt es. Das konzentrierte Licht trifft dann auf eine nur wenige Zentimeter große Versuchsplatte mit dem Halbleiterkatalysator. Wasser, das auf dem Katalysator steht, wird durch die freigesetzten Elektronen in Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten. Eine Isolierplatte auf dem Gerät sorgt dafür, dass die Betriebstemperatur konstant bei 75 Grad Celsius liegt. Diese Temperatur ermittelten die Wissenschaftler als optimal für den Ablauf der Reaktion.

Im Außenbereich konnte das Team bei schwankender Sonneneinstrahlung einen Wirkungsgrad von 6,1 Prozent nachweisen. Bei konstanter Lichtbestrahlung im Labor wurde ein Wert von 9 Prozent erreicht. Zukünftig wollen die Forscher den Wirkungsgrad noch weiter steigern. Außerdem möchten sie die Reinheit des Wasserstoffs so weit erhöhen, dass dieser direkt Brennstoffzellen zugeführt werden kann.  

Nicht jeder kann sich eine Solaranlage aufs Dach montieren. Wer nicht im eigenen Haus wohnt, hat dennoch die Möglichkeit, eigenen Strom zu erzeugen. Mit Balkonkraftwerken klappt das ganz unkompliziert. EFAHRER.com hat für Sie alle Infos zu den kleinen Sonnen-Kraftwerken zusammengefasst. 

Balkonkraftwerke: Alle Infos zu den kleinen Sonnenkraftwerken  

Obwohl Blitzer-Apps in der breiten Masse sehr populär sind, gelten diese Applikationen dennoch als umstritten....

Als innovativer Ersatz für Erdgas gilt Wasserstoff. In der Pfalz wurde nun der Betrieb von Erdgasleitungen mit...

Im Schnitt 40 Stunden standen Deutschlands Autofahrer 2022 im Stau. In einer Stadt im Süden des Landes waren die...