Sonnenlicht steigert Wasserstoff-Ausbeute

Spezieller Katalysator verstärkt den Effekt im neuartigen Elektrolyseverfahren

Wasserstoff soll fossile Energieträger ersetzen (Bild: pixabay.com, Gerd Altmann)

Chapel Hill (pte013/27.03.2024/11:30) - Mit einem neuen, von der Sonne unterstützten Elektrolyseverfahren, das zudem einen besonderen Katalysator nutzt, ist es Chemikern der University of North Carolina ( https://www.unc.edu/ ) gelungen, die Wasserstoffproduktion deutlich effektiver zu gestalten. Die molekularen Iridium-Katalysatoren können sich zu Kügelchen formieren, die Sonnenlicht besonders effektiv absorbieren. Das Team um Alexander Miller hat entdeckt, dass sich die Spezial-Katalysatoren, also Moleküle, die eine chemische Reaktion beschleunigen, ohne selbst verbraucht zu werden, wegen ihrer molekularen Struktur zu Mizellen zusammenballen. Diese haben eine große Oberfläche und können nicht nur Sonnenlicht sammeln und nutzbar machen, sondern auch den elektrochemischen Prozess der Wasserspaltung beschleunigen. Die Forschungsergebnisse wurden vor Kurzem in "Nature Chemistry" veröffentlicht.

Schlüsselprozess bei Dekarbonisierung

Die Wasserspaltung ist ein Schlüsselprozess bei der Dekarbonisierung, also der Abkehr von fossilen Brennstoffen und Basischemikalien. Der dabei entstehende Wasserstoff lässt sich in Brennstoffzellen zur Stromerzeugung nutzen. "Die Wasserspaltung hat das Potenzial, Sonnenenergie in Form von chemischen Bindungen zu speichern und damit das Problem der schwankenden Solarenergieerzeugung zu lösen", so Miller. "Die Erforschung effizienter und kostengünstiger Methoden zur Wasserspaltung ist ein wichtiges Thema im Bereich der erneuerbaren Energien und der nachhaltigen Entwicklung."

Um die Eigenschaften der Mizellen zu ergründen nutzten die Forscher eine Technik namens dynamische Lichtstreuung, auch bekannt als Photonenkorrelationsspektroskopie. Dabei handelt es sich um eine Analyse-Methode, bei der das Streulicht eines Lasers an einer Probe ermittelt wird. Diese nicht-invasive Technik lieferte wertvolle Informationen über die Größe, Form und Verteilung der Katalysatoren.

Brennstoff statt Strom

"Wir wollen die Energie des Sonnenlichts einfangen und sie nicht in Elektrizität umwandeln, wie Solarzellen auf dem Dach, sondern einen Brennstoff erzeugen, den wir speichern und bei Bedarf zum Fahren eines Autos, zum Aufladen einer Batterie oder zum Betreiben von Lampen verwenden können", so Miller.

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