Ohne Knallgaseffekt - Solarzellen spalten Wasser direkt

und speichern nebenbei auch noch die Reaktionsprodukte Wasserstoff und Sauerstoff.

... und speichern nebenbei auch noch die Reaktionsprodukte Wasserstoff und Sauerstoff. Bisher muß die Erzeugung von Wasserstoff mit Solarstrom indirekt über die Elektrolyse erfolgen. Und die Speicherung des freigesetzten Wasserstoffs stellt bisher das größte Hindernis auf dem Weg zur Wasserstoffwirtschaft dar. Am Max-Planck-Instituts für Bioanorganische Chemie in Mühlheim wurde jetzt eine neue Solarzelle entwickelt die beides kann. Die Zelle aus dem Halbleitermaterial Titandisilicid spaltet unter Lichteinwirkung Wasser katalytisch in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff. Gleichzeitig speichert sie die Gase und läßt sie nur getrennt wieder frei.

Raum für weitere Forschung bietet nicht nur dieses eine Material sondern seine ganze Familie verwandter sogenannter Silicide - Verbindungen des Silizium mit den verschiedenen Übergangsmetallen. Bisherige als Photokatalysatoren geeignete Halbleitermaterialien waren schwer herzustellen, entsprechend teuer, haben eine geringe Lichtabsorption und zersetzen sich teilweise während der Reaktion. Anders die Silicite, sie sind kostengünstig, reagieren stabil und absorbieren Licht in einem weiten Bereich des Sonnenspektrums, das steigert die Energieausbeute.

Bei Lichteinwirkung bildet sich eine Oxidschicht am Titandisilicid, sie wirkt katalytisch. Besonders interessant ist die gleichzeitige umkehrbare Wasserstoffspeicherung. Die Freisetzung des gespeicherten Wasserstoffs erfolgt bei niedrigen Temperaturen. Der Sauerstoff wird ebenfalls gespeichert. Für seine Freisetzung sind aber ganz andere Bedingungen nötig: Temperaturen über 100 °C und Dunkelheit. Dieser Unterschied macht die Handhabung des Zellmaterials und die Pufferung der Reaktionsgase sicher und einfach zu regeln.

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