Sonnenlicht lässt viel Wasserstoff sprudeln

Neuer Photokatalysator spanischer Forscher verbessert die Ausbeute in erheblichem Ausmaß

Sonnenaufgang: Aufbruch ins Wasserstoffzeitalter mit Lichtenergie (Foto: PixelAnarchy, pixabay.com)

Barcelona/Bellaterra (pte004/12.01.2024/06:15) - Die Chemiker Lluís Soler und Jordi Llorca von der Universitat Politècnica de Catalunya ( https://www.upc.edu/en ) und des Instituts für Nanowissenschaften und Nanotechnologie ( https://icn2.cat/en/ ) haben mithilfe einer Kugelmühle auf den Oberflächen von Titandioxid-Partikeln (TiO2) Nanoteilchen aus Platin, Palladium und Gold befestigt. Diese sorgen dafür, dass die Elektronen, die das Sonnenlicht aus den TiO2-Partikeln herausschlagen, ihren angeregten Zustand länger behalten. Sie haben somit Zeit genug haben, Wassermoleküle in Wasser-Sauerstoff aufzuspalten. Wasserstoff wäre in großen Mengen herstellbar.

Platin als Schlüssel

Als effektivste Beschichtung erwies sich Platin, das in so geringen Mengen benötigt wird, dass die Kosten für das edle Metall kaum ins Gewicht fallen. TiO2 gilt als ein gesundheitlich unbedenkliches Material, das unter anderem als Weißmacher in Farben und als Zusatz in Hautschutzmitteln genutzt wird und als Photokatalysator wirkt.

Die Pigmente produzieren unter dem Einfluss von Sonnenlicht Elektronen, die Wassermoleküle spontan spalten. Allerdings verläuft dieser Prozess so träge, dass sich diese Art von Wasserstoffproduktion nicht lohnt. Denn die Elektronen neigen dazu, gleich wieder auf ihr gewohntes energetisches Niveau abzusinken, wenn sie von der Sonne angeregt worden sind, statt ihre Wasserspaltungsarbeit zu tun.

Clevere Arbeitsteilung

Das Verfahren ähnelt einer Arbeitsteilung. Aus den freien Flächen der TiO2-Kristalle lösen sich unter dem Einfluss von Sonnenlicht Elektronen, und die Platin-Atome halten sie fit, bis sie ihre Arbeit der Wasserspaltung aufnehmen. Ganz nebenbei verbessert sich auch die Stabilität des Photokatalysators durch die Anlagerung der Platin-Nanoteilchen.

Genaue Angaben über die Produktionsgeschwindigkeit machen die Forscher nicht. Sie sagen lediglich, dass sie sich im Vergleich zum reinen TiO2-Katalysator "erheblich" vergrößert hat.

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