„Solar“ Wasserstoff als Rettung

Die revolutionäre Technik wird es ermöglichen, dieses Element in einen „sauberen“ Brennstoff umzuwandeln und es als Energiespeicher im industriellen Maßstab zu verwenden.

Wasserstoff ist als unverzichtbar für eine umweltfreundliche und stabile Energieversorgung anerkannt, da die Erzeugung von Strom und Wärme mit seiner Hilfe eine praktisch unbegrenzte Ressource ist und keine gefährlichen Nebenprodukte erzeugt. Experten haben sich seit langem auf die Herstellung dieses Elements durch direkte Aufspaltung von Wasser durch Sonnenlicht verlassen. Wegen der geringen Produktivität photokatalytischer Systeme wird Wasserstoff jedoch immer noch hauptsächlich aus Erdgas oder aus Wasser gewonnen, das durch Elektrolyse gespalten wird. Und die im industriellen Maßstab eingesetzten Einheiten sind noch nicht darauf ausgelegt, ausschließlich auf wechselnde Wind- oder Sonnenenergie zu arbeiten.

Das deutsch-amerikanische Forscherteam hat in der Photovoltaik einen Durchbruch erzielt und die Effizienz mit einer absoluten „solaren“ Produktion von Wasserstoff aus Wasser auf Rekordhöhe von 19% gesteigert. Damit liegen die Wissenschaftler dem theoretisch akzeptablen Maximum von 23% sehr nahe, bei dem die gesamte absorbierte Lichtenergie für die Zersetzung von Wasser aufgewendet wird. Es ist bemerkenswert, dass der bisherige Rekord (12,4%) 17 Jahre dauerte.

Für ihre revolutionäre Entwicklung verwendeten Mattias May vom Helmholtz-Zentrum für Materialien und Energie, Thomas Hannappel von der Technischen Universität Ilmenau und Hans-Joachim Lewerenz vom California Institute of Technology eine hocheffiziente Tandem-Solarbatterie von zwei gemischten Halbleitern.

Die Superproduktivität des innovativen Solarsystems (ISE) wird durch das in Freiburg entwickelte Freiburger Institut für Solare Energiesysteme gewährleistet. Frauenhofer photochemische Zelle mit einer photoelektrischen Effizienz von 30 Prozent. Tatsächlich erzeugt es auch Strom aus Sonnenlicht, um das Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff aufzuteilen. Dazu wird die Solarbatterie in einer mit Wasser gefüllten elektrochemischen Zelle untergebracht. Während des Betriebs wird im Kathodenbereich Wasserstoffgas freigesetzt, während im Anodenbereich Sauerstoff erzeugt wird.

Bereits vor drei Jahren konnten Matthias May und seine Kollegen mit dieser Methode 14 Prozent des einfallenden Sonnenlichts in Wasserstoff umwandeln, was damals auch das beste Ergebnis der Welt war. Die Energieverluste, die durch die Prozesse der Reflexion und Absorption von Licht auf der Oberfläche der zu diesem Zeitpunkt verwendeten photochemischen Zelle verursacht wurden, waren jedoch zu groß. Darüber hinaus verringert die korrosive Wirkung durch Kontakt mit Wasser die Lebensdauer von elektrochemischen Zellen.

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