Wegbereitende Forschung im Bereich molekularer Katalysatoren
Schwedische Wissenschaftler haben molekulare Katalysatoren entwickelt, mit denen sich Wasser auf schnelle Weise zu Sauerstoff oxidieren lässt. Die in der Fachzeitschrift Nature Chemistry veröffentlichten Ergebnisse sind ein wichtiger Beitrag zur künftigen Nutzung von Solarenergie und anderen erneuerbaren Energiequellen, insbesondere im Hinblick auf den weiteren Anstieg der Kraftstoffpreise. Das Team an der Königlich Technischen Hochschule (KTH) in Stockholm konnte den Vorgang weltweit erstmals auf eine bei der natürlichen Fotosynthese übliche Geschwindigkeit beschleunigen. Seit über 30 Jahren suchen Wissenschaftler in Europa, Japan und den Vereinigten Staaten einen Weg zur künstlichen Fotosynthese. Bisher war es nicht gelungen, einen ausreichend schnellen Katalysator zur fotosynthetischen Wasseroxidation zu erzeugen. "Die Schnelligkeit ist das Hauptproblem, der Engpass, wenn es um die ideale künstliche Fotosynthese geht", erklärt Professor Licheng Sun vom Fachbereich Chemie an der KTH. Mit dem von Professor Sun und seinem Team entwickelten molekularen Katalysator kann ein über 300facher Stoffumsatz pro Sekunde erreicht werden - bei der natürlichen Fotosynthese ist es ein 100- bis 400facher Umsatz pro Sekunde. "Dies ist Weltrekord, ein echter Durchbruch im Hinblick auf die Rolle von molekularen Katalysatoren bei der künstlichen Fotosynthese", bemerkt Professor Sun. "Diese Schnelligkeit wird es künftig ermöglichen, Großanlagen zur Wasserstoffproduktion zu bauen, etwa in der Sahara, in der es reichlich Sonnenschein gibt. Oder um - in Verbindung mit herkömmlichen Solarzellen - Solarenergie in Strom umzuwandeln, und dies auf viel effizientere Weise als es heute möglich ist." Angesichts steigender Kraftstoffpreise ist dies für die Gesellschaft von besonderer Bedeutung. Den Wissenschaftlern zufolge können die schnell wirksamen molekularen Katalysatoren die Grundlage zahlreicher Veränderungen der Zukunft sein. Sie ermöglichen nicht nur die Nutzung von Sonnenlicht zur Umwandlung von Kohlendioxid (CO2) in unterschiedliche Brennstoffe wie Methanol, mit der Technologie kann Solarenergie außerdem direkt in Wasserstoff umgewandelt werden. Als nächsten Schritt planen die Wissenschaftler, diese Technologie zu niedrigeren Kosten weiterzuentwickeln. "Ich bin davon überzeugt, dass es uns in zehn Jahren gelingen wird, Technologien auf der Grundlage dieser Forschungsarbeiten zu schaffen, die so preisgünstig sind, dass sie mit fossilen Brennstoffen konkurrieren können", betont der Wissenschaftler. "Dies erklärt, weshalb [US-Präsident] Barack Obama Milliarden von Dollars in diesen Forschungszweig investiert." Bereits seit fast 20 Jahren betreibt Professor Sun Forschung in diesem Bereich; er und seine Kollegen glauben, dass effiziente Katalysatoren zur Oxidation von Wasser der letzte noch fehlende Baustein für die umfassende Nutzung der Solarenergie sein könnten. "Was erneuerbare Energiequellen betrifft, so stellt die Nutzung der Sonnenenergie eine der besten Optionen dar", so Professor Sun. Wissenschaftler der schwedischen Universität Uppsala und der Technischen Universität Dalian in China haben zu dieser Studie beigetragen.Weitere Informationen finden Sie unter: Königlich Technische Hochschule (KTH): http://www.kth.se/en Nature Chemistry: http://www.nature.com/nchem/index.html
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China, Schweden