Sonnenlicht kann Meerwasser in Wasserstoff verwandeln
Die Sonnenlicht induzierte chemische Reaktion, die Wasser in seine Wasserstoff- und Sauerstoffmolekülbestandteile zersetzt, ist seit Jahrzehnten bekannt. Es hat jedoch bis heute gedauert, eine technische Machbarkeit der photoelektrochemischen (Photoelectrochemical, PEC) Wasserstoffherstellung zu erreichen. Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts SOLAROGENIX (Visible-light active metal oxide nano-catalysts for sustainable solar hydrogen production) haben Forscher das große Hindernis der direkten Umwandlung von Sonnenenergie in chemische Energie überwunden. Es wurden nanostrukturierte Photokatalysatoren und Hybridmaterialien entwickelt, um die PEC-Wasserstoffherstellung zu verbessern. Nanostrukturierte Metalloxid-Halbleiter zeigen insgesamt ein vielversprechendes Potenzial. Sie neigen dazu, Salzwasser entweder gut aufzunehmen oder dieses in Sauerstoff und Wasserstoff zu spalten. Das SOLAROGENIX-Team fokussierte sich deshalb auf nanostrukturierte Wasser oxidierende Katalysatoren wie Titanoxid, Eisen(III)-oxid und Wolframtrioxid. Die genauen Auswirkungen der PEC-Effizienz bezüglich der Dotierung und Strukturierung in unterschiedlichen Längenskalen wurden sowohl experimentell als auch mit atomistischen Simulationen im Detail untersucht. Es wurde eine Bibliothek zu Wasser oxidierenden Katalysatoren erstellt und eine umfassende Charakterisierung führte zu einer Auswahl der vielversprechendsten Katalysatoren. In der nächsten Projektphase optimierten die Forscher groß angelegte Produktionsprozesse für die ausgewählten Materialien, um diese letztlich in einem Demonstrator im Modulmaßstab zu implementieren. Dies ermöglichte nicht nur eine Leistungsbeurteilung, sondern auch eine Einschätzung der Kostenwirksamkeit für einen Geschäftsentwicklungsplan. Die Arbeit von SOLAROGENIX ebnete den Weg für eine nachhaltige, kosteneffektive und umweltfreundliche Herstellung solaren Wasserstoffs aus Meerwasser. Im Hinblick auf die Herstellung solarer wasserspaltender Zellen in einem industriellen Maßstab und auf die Deckung des globalen Energiebedarfs wurde ein großer Schritt nach vorne gemacht.
Schlüsselbegriffe
Meerwasser, Wasserstoffherstellung, photoelektrochemisch, SOLAROGENIX, wasseroxidierende Katalysatoren
