Neue Materialien könnten Wasser in den Treibstoff der Zukunft verwandeln
Mitarbeiter des Joint Center for Artificial Photosynthesis (JCAP) am California Institute of Technology (Caltech) und des Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) und haben eine kostengünstige Technik entwickelt, mit der sich Sonnenlicht direkt in Wasserstoff umwandeln lässt. In nur zwei Jahren haben sie die Anzahl der bekannten Materialien mit Potenzial für den Einsatz in Solarkraftstoffen verdoppelt. Der Wasserstoff wiederum wird mit Kohlendioxid und einem höchst aktiven Katalysator in Treibstoffe wie Benzin, Diesel und Kerosin oder auch synthetisches Methan umgewandelt.
Sie entwickelten neuartige Photoanoden, die Photonen in Elektronen verwandeln, dieser Prozess könnte die Entdeckung von kommerzialisierbaren Solarkraftstoffen beschleunigen, die dann Kohle, Öl und andere fossile Brennstoffe ersetzen können.
Die neuen Materialien spalten – wie es auch bei der Elektrolyse – Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff, so geschieht. Wird der Elektrolyseur mit Solarstrom betrieben, ist der erzeugte Wasserstoff ebenfalls Rohstoff für die Produktion von Solarsprit. Der Wirkungsgrad ist aber deutlich geringer, weil es ein zweistufiger Prozess ist.
[note Aus dem Caltech-Pressetext: „Jedes Wassermolekül besteht aus einem Sauerstoffatom und zwei Wasserstoffatomen. Die Wasserstoffatome werden extrahiert und können dann wiedervereinigt werden, um hochentzündliches Knallgas zu erzeugen oder mit CO2 zu kombinieren, um Hydro-Carbon-Brennstoffe zu produzieren, wodurch eine reichliche, erneuerbare Energiequelle entsteht. Das Problem ist jedoch, dass Wassermoleküle nicht einfach zerfallen, wenn Sonnenlicht auf sie scheint – wenn sie es täten, würden die Ozeane nicht den größten Teil des Planeten bedecken. Sie brauchen ein wenig Hilfe von einem solarbetriebenen Katalysator.
Um funktionsfähige Solarkraftwerke zu entwickeln, haben Wissenschaftler schon lange versucht, als Photoanoden bekannte, kostengünstige und effiziente Materialien zu entwickeln, die mit sichtbarem Licht Wasser als Energiequelle spalten können. Der bisherige Weg, neue Materialien für Photoanoden zu finden, sei beschwerlich und zeitaufwändig gewesen. Bisher seien aufs Geratewohl neue Werkstoffe hergestellt und getestet worden. Aber in vier Jahrzehnten identifizierten Forscher nur 16 solcher Photoanoden-Materialien. Mit einem neuen Hoch-Durchsatz-Verfahren zur Identifizierung neuer Materialien hat das Forscher-Team unter der Leitung von John Gregoire (Caltech, Foto re.), Jeffrey Neaton und Qimin Yan (Berkeley Lab) 12 viel versprechende neue Photoanoden gefunden.]