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Solarzellen für die Wasserstoffproduktion

Thema: Wasserstoff | 23.10.2013 | Aufrufe: 2041 | Bewertung: (2 Bewertungen)

Die Automobilindustrie setzt weiterhin auf umweltfreundliche Wasserstoff-Fahrzeuge, So haben beispielsweise mehrere japanische Hersteller für das Jahr 2015 neue Modelle angekündigt. Damit sich diese Technologie aber wirklich durchsetzen kann, müssen neue Wege gefunden werden, den benötigten Wasserstoff herzustellen.Unter Federführung des Paul-Drude-Instituts für Festkörperelektronik (PDI) in Berlin arbeiten Wissenschaftler derzeit daran, eine besondere Art von Solarzellen zu produzieren, die Wasserstoff direkt aus Wasser gewinnen kann.

Die Vision ist es, ein „künstliches Blatt“ zu entwickeln, das in der Lage ist, Wasser direkt in Seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff aufzuspalten.

Dieser Vorgang ist an sich nicht unbekannt, japanische Wissenschaftler konnten ihn bereits 1970 beobachten. Die Entdeckung des sogenannten Honda-Fujishima-Effekt gelang mithilfe von Titandioxid, einem Material, das auch in vielen Zahnpasten Verwendung findet und ihnen die weiße Farbe verleiht. Nun sollte man meinen, alles sei gut und der Massenproduktion von Wasserstoff stünde nicht mehr im Weg. Das ist jedoch nicht so, denn die weiße Farbe des Titandioxids sorgt für eine sehr geringe Lichtabsorption. Entsprechend gering fällt also auch die Wasserstoffausbeute aus.

Es gilt also, ein Material mit einem deutlich höheren Wirkungsgrad zu finden. „Wir haben deshalb nach dunklen Halbleitermaterialien gesucht, die durch Umwandlung von Sonnenlicht genau die Energiemenge im Kontakt mit Wasser übertragen können, durch die Wassermoleküle aufgespalten werden“, berichtet der japanische Wissenschaftler Jumpei Kamimura. Zudem müssen die eingesetzten Materialien natürlich langlebig sein und viele Jahre lang zuverlässig Wasserstoff produzieren können. Hier arbeitet man derzeit mit Elektroden auf Indium-Gallium-Nitrid-Basis, die recht vielversprechend erscheinen.

Wenn es den Wissenschaftlern gelingt, auf dieser Grundlage wirklich ein „künstliches Blatt“ mit den gewünschten Eigenschaften zu entwickeln, dürfte dies einen wichtigen Schritt bei der Etablierung der Wasserstoff-Technologie darstellen. Bis dahin ist allerdings noch viel Grundlagenarbeit erforderlich. „Noch ist solch ein Photoelektrolyseur eine Vision, zu der wir mit unseren grundlegenden Arbeiten beitragen möchten“, sagt Lutz Geelhaar vom PDI und dämpft die Hoffnung auf eine rasche Markteinführung: „Das ist Grundlagenforschung, das kann man in drei Jahren noch nicht kaufen.“

Autor: JB

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