Umweltverträgliche Energieversorgung: Forscher gewinnen Wasserstoff direkt aus der Sonne

Wasserstoff lässt sich direkt erzeugen, also ohne den verlustreichen Umweg über Solarstrom und Elektrolyseur. Die bisher getesteten Systeme sind allerdings nicht sonderlich effektiv. Forscher der Technischen Universität Delft und des Amsterdamer Forschungsinstituts Amolf haben jetzt ein System entwickelt, das auch nach 200 Stunden noch Wasserstoff erzeugte. „Das ist bemerkenswert“, sagt Wilson Smith, Dozent im Bereich Chemieingenieurswesen an der TU Delft. „Bisherige Systeme schaffen nur wenige Stunden.“

Billig und von hoher Lebensdauer

Die Innovation der Niederländer fängt die energiereichen Strahlen der Sonne ein und spaltet das leicht basische Wasser, in dem sie sich befinden, direkt in Wasser- und Sauerstoff auf. Außerdem ist es billig, weil Siliziumwafer das Licht einfangen. Deshalb ist es leicht zu ersetzen, wenn die Wirkung doch einmal nachlässt. „Wenn Wasser spaltende solare Systeme auf hohe Wirkungsgrade getrimmt werden, ist ihre Lebensdauer sehr gering“, so Smith. „Halten sie länger sind sie ineffektiv.“ Es sei ihm und seinem Team gelungen, diesen Teufelskreis zu durchbrechen.

Hohe Spannung = viel Wasserstoff

Das gelang durch den Einsatz von Aluminiumoxid als isolierende Schicht, die den Halbleiter stabilisiert, der das Licht einfängt. Durch den Einsatz von zwei Metallen – Nickel und Platin – als Elektrode – die andere ist der Silizium-Wafer – sei es gelungen, die durch Lichteinfall erzeugte Spannung zu erhöhen, sodass sich die Spaltwirkung verbesserte – je höher die Spannung, desto mehr Wasserstoff wird erzeugt.

Wasserstoff gilt als eine Möglichkeit, die Energieversorgung umweltverträglich zu gestalten. Bisher wird das Gas noch überwiegend aus Erdgas erzeugt, in kleineren Mengen auch von Elektrolyseuren. Letzter ist zwar auch umweltverträglich, wenn Strom aus erneuerbaren Quellen genutzt wird. Der -apparateaufwand ist allerdings enorm. Eine solare Wasserstofferzeugung mit Systemen, die auf Halbleitern beruhen, könnten die Herstellung drastisch vereinfachen und die Kosten deutlich senken.

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