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Aktuell  08.03.2017

Sprit aus Wasser

Mitarbeiter des California Institute of Technology (Caltech) haben eine kostengünstige Technik entwickelt, mit der sich Sonnenlicht direkt in Wasserstoff umwandeln lässt.

Der Wasserstoff wiederum wird mit Kohlendioxid und einem höchst aktiven Katalysator in Treibstoffe wie Benzin, Diesel und Kerosin oder auch synthetisches Methan transformiert.

In Kooperation mit dem Lawrence Berkeley National Laboratory entstanden neuartige Photoanoden, die Photonen, also Lichtteilchen der Sonne, in Elektronen verwandeln. Diese spalten das Wasser in Wasser und Sauerstoff, so wie es auch bei der Elektrolyse geschieht. Wird der Elektrolyseur mit Solarstrom betrieben, ist der erzeugte Wasserstoff ebenfalls Rohstoff für die Produktion von Solarsprit. Der Wirkungsgrad ist aber deutlich geringer, weil es ein zweistufiger Prozess ist.

Trotzdem ist das Verfahren nicht wirtschaftlich, bisher jedenfalls nicht. Die 1972 entdeckte erste Photoanode, Titandioxid, reagiert nur auf das ultraviolette Licht der Sonne, also auf einen kleinen Bereich des gesamten Spektrums. Ziel aller Forscher seitdem ist es, ein Material zu finden, das ein möglichst breites Spektrum des Sonnenlichts nutzt.

'Wir lernten einiges über die grundlegenden elektronischen Strukturen der Materialien', sagt Caltech-Forscher Jeffrey Neaton. Der bisherige Weg, neue Materialien für Photoanoden zu finden, war beschwerlich und zeitaufwendig. Stets wurden aus Geratewohl neue Werkstoffe hergestellt und getestet. Jetzt kombinierten die Forscher Praxiserfahrungen mit neuen Werkstoffen und Computersimulationen, um die am besten geeigneten Kandidaten vorab zu identifizieren.

Diesem Prozess unterzogen die Experten 174 Werkstoffe aus Vanadiumoxid, denen sie je ein anderes Element aus dem Periodensystem 'unterschoben'. Sie fanden zwölf aussichtsreiche Kandidaten für die Herstellung effektiver Photoanoden. Damit verdoppelten sie Zahl dieser speziellen Werkstoffe. Experimentell müssen die Forscher nun noch das geeignetste Material bestimmen und einen Produktionsprozess für Photoanoden auf dieser Basis entwickeln.

pte/red

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#Forschung #Treibstoff #Wasserstoff #Sprit #Sonnenenergie


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