Effiziente Wasser-Reduktion mit Galliumphosphid-Nanodrähten
Niederländische Forscher haben eine Solarzelle für effiziente Wasserstoffproduktion entwickelt, die nach Angaben der Wissenschaftler den Weg zu einer „solaren Brennstoffzelle“ ebnen könnte. Die Solarzelle arbeitet mit Galliumphosphid-umhüllten Nanodrähten. Die Ergebnisse wurden in nature communications und Science daily veröffentlicht.
GaP hat zwar hohe elektrische Leitfähigkeit, ist aber teuer. Zudem kann es auf großen Flächen das Sonnenlicht nicht so gut absorbieren wie andere bereits verfügbare Materialien. Um den GaP-Verbrauch zu senken, kombinierten die Eindhovener Wissenschaftler vorhandene Solarzellen mit GaP-Nanodrähten, die lediglich 90 Nanometer (ein Millionstel Millimeter) dick und 500 nm lang sind.
Dadurch war nur der 10.000ste Teil des Galliumphosphids erforderlich, um eine komplette Solarzelle zu bedecken. Die Nanodrähte konnten die [[H2]]-Ausbeute auf 2,9 Prozent – um den Faktor 10 – erhöhen. Dennoch ist man damit immer noch weit von der „normalen“Ausbeute einer Silizium-Solarzelle entfernt, die im Schnitt bei 15 Prozent liegt. Jedoch: Der Traum einer „solaren Brennstoffzelle“ rückt in Sichtweite.
Einerseits machen die rasant sinkenden Kosten die Technologie für den Massenmarkt attraktiver, andererseits könne man dank der hauseigenen Brennstoffzelle auf kostspielige Akkus verzichten. l, so Prof. Erik Bakkers von der Technischen Universität Eindhoven.
Eine solche photoelektrochemische Wasserstoffproduktion eröffne die Möglichkeit, sauberen Treibstoff für die Zukunft herzustellen, schreiben die Forscher in nature communications. Laut Leitautor Erik Bakkers von der TU Eindhoven geht es nicht einfach nur um die Ausbeute – es gebe noch eine Menge Spielraum für weitere Verbesserungen: „Für die Nanodrähte brauchten wir zehntausend Mal weniger wertvolles GaP als in Zellen mit einer ebenen Fläche. Das macht diese Art von Zellen potenziell sehr viel billiger“, sagte Bakkers. „Darüber hinaus ist GaP auch in der Lage, Sauerstoff aus dem Wasser zu extrahieren – so dass man dann tatsächlich eine Brennstoffzelle hat, in der man vorübergehend Sonnenenergie speichern kann – kurz gesagt, für die Zukunft der Solarkraftstoffe können wir Galliumphosphid nicht mehr ignorieren.“
Original-Artikel: Anthony Standing, Simone Assali, Lu Gao, Marcel A. Verheijen, Dick van Dam, Yingchao Cui, Peter H. L. Notten, Jos E. M. Haverkort & Erik P. A. M. Bakkers: Efficient water reduction with gallium phosphide nanowires -Nature Communications 6, Article number:7824 – doi:10.1038/ncomms8824
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