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Sonnenenergie mithilfe von Wasserstoffkonversion für Regentage aufsparen

Eine einfache, kostenwirksame Möglichkeit zum Speichern von Sonnenenergie in Form von Wasserstoff könnte den EU-Mitgliedstaaten dabei helfen, ihre Ziele in Hinsicht auf erneuerbare Energien zu erreichen.
Sonnenenergie mithilfe von Wasserstoffkonversion für Regentage aufsparen
Obwohl Sonnenenergie eine erneuerbare und ausreichend im Überfluss vorhandene Energiequelle ist, um den wachsenden Strombedarf Europas zu decken, sind Sonnentage nicht immer garantiert. Fände man eine kostenwirksame Weise, um Sonnenenergie für „Regentage“ speichern zu können, wäre das ein Schritt hin zur Lösung dieses Problems. Dieser Herausforderung stellte sich das COCHALPEC-Projekt, das teilweise durch eine EU-Finanzhilfe, ein Stipendium aus dem Marie-Curie-Programm „Intra-European Fellowship“ (IEF), finanziert wurde und offiziell im Mai 2015 endete.

Der Erfolg des Projekts könnte den Mitgliedstaaten bei der Erfüllung ihrer Verpflichtungen hinsichtlich der Erneuerbare-Energien-Richtlinie helfen. Diese verlangt, dass die EU ihren Gesamtenergiebedarf bis 2020 zu mindestens 20 % aus erneuerbaren Energien deckt. Die Richtlinie legt die nationalen erneuerbaren Energieziele für jedes Land fest, die in einem Bereich von 10 % für Malta bis 49 % für Schweden liegen.

Der Ausgangspunkt des COCHALPEC-Projekts (Development of electrodes based on copper chalcogenide nanocrystals for photo-electrochemical energy conversion) war die effiziente und kosteneffektive Entwicklung von Solarmodulen, die elektrischen Strom erzeugen und Wassermoleküle in Sauerstoff und Wasserstoff aufspalten können, wobei sich Wasserstoff als eine durchführbare Form des Solarbrennstoffs erwiesen hat. Obwohl das Konzept einfach ist, waren die Kosten der Wasserspaltungstechnologien bisher viel zu hoch, um sie zu vermarkten.

In seiner Antwort auf diese Herausforderung hat das COCHALPEC-Team eine Möglichkeit für die Fertigung von effizienten, kostengünstigen Solarmodulen gefunden, die solaren Wasserstoff direkt produzieren können. Der Schlüssel zu dieser Lösung war die Einführung von sogenanntem 2-D-Material, einem einschichtigen Material, das aus einer einzigen Schicht von Atomen besteht. Das vielleicht bekannteste 2-D-Material ist Graphen, eine einzelne Schicht Graphit, das im Gegensatz zu anderen möglichen 2-D-Materialien außergewöhnliche elektronische Eigenschaften besitzt.

Die Herstellung von Graphen zum Abdecken einer ausreichend großen Fläche, um nutzbare Mengen an Solarenergie zu gewinnen, ist jedoch teuer. Deshalb hat das Team eine neue kostengünstige Fertigungsmethode entwickelt, bei der Wolframdiselenid verwendet wird. Neueste Forschungen haben angedeutet, dass dieses 2-D-Material leitende Eigenschaften ähnlich wie Graphen bietet und sich als ein möglicherweise effizientes Material erweisen könnte, um Sonnenenergie direkt in Wasserstoff umzuwandeln.

Anschließend bemühte sich das Projektteam, eine kostengünstige Herstellungsmethode für diese Solarmodule aus Wolframdiselenid zu finden. Erreicht wurde das durch die Mischung des Wolframdiselenidpuders mit einem flüssigen Lösungsmittel, welches das Material in dünne 2-D-Flocken umwandelte. Diese Flocken wurden dann gleichmäßig versprüht, um einen hochwertigen Dünnfilm zu produzieren, der dann auf eine neue entworfene Kunststoffplatte aufgetragen wurde.

Die Abschlussprüfung belegte, dass diese kostengünstige Methode sehr hohe Umwandlungswirkungsgrade von Solarenergie in Wasserstoff erzielen kann. Vielversprechend ist, dass das hinter dieser Innovation steckende Team davon überzeugt ist, dass diese Methode auf ein kommerzielles Niveau hochskaliert werden kann.

Der Erfolg des Projekts steht im Zusammenhang mit der Wirksamkeit der Marie-Curie-IEF-Förderung der EU, die Forschern hilft, ihre berufliche Laufbahn in Europa, außerhalb ihrer Heimatländer, zu entwickeln. Diese Förderung führt nicht nur ausschlaggebendes Wissen zusammen, um an einem bestimmten Projekt - hier an COCHALPEC - zu arbeiten, sondern ermöglicht europäischen Wissenschaftlern auch, ihre Horizonte zu erweitern und ihre Berufsaussichten zu verbessern.

Quelle: Gestützt auf eine Pressemitteilung des COCHALPEC-Projekts.

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