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Wasserstoff umweltfreundlich erzeugt

Neues Verfahren aus Japan nutzt Lichtenergie, um Treibstoff zu gewinnen

HB DÜSSELDORF. Japanische Wissenschaftler haben einen neuen Weg gefunden, um Wasserstoff umweltfreundlich herzustellen. Ein pulverförmiger Katalysator ermöglicht es, Wasser nur mit Hilfe von Lichtenergie zu spalten und so den Treibstoff zu gewinnen, berichtet der Informationsdienst "Wissenschaft-online". Vorbild der Forscher ist die Photosynthese der Pflanzen, die Licht nutzen, um ihren Energielieferanten Zucker aufzubauen.

Wasserstoff gilt als umweltfreundlicher Treibstoff. Er entsteht, wenn Wasser zersetzt wird und liefert beispielsweise Energie für Brennstoffzellen, die zukünftig Autos antreiben sollen. Als einziges Abgas entsteht dabei Wasserdampf. Bei der Erzeugung von Wasserstoff wird derzeit jedoch in der Regel das Treibhausgas Kohlendioxid freigesetzt - es sei denn, die Energie für die Wasserspaltung wird durch Wind-, Wasser- oder Solarkraft gewonnen.

Die Methode des Japaners Zhigang Zou und seiner Mitarbeiter am National Institute of Advanced Science and Technology in Tsukuba eröffnet die Möglichkeit, die Sonnenenergie direkt zu nutzen. Erweist sich das Verfahren als praxistauglich, könnte es auch die Brennstoffzelle voranbringen. "Bei den Kohlendioxid-Emissionen kann der Durchbruch nur geschafft werden, wenn Wasserstoff regenerativ erzeugt wird", sagt Elna Schirrmeister, Wissenschaftlerin am Fraunhofer für Systemtechnik und Innovationsforschung-Institut in Karlsruhe, das dem "Arbeitskreis Brennstoffzelle" angehört.

Energie für Brennstoffzellen

Die Basis des so genannten Photokatalysators aus Japan ist der Halbleiter Indiumtantalat, eine Verbindung aus Sauerstoff und den Metallen Indium und Tantal. Die Forscher tauschten bis zu 20 Prozent des Indiums durch Nickel aus. Durch diese so genannte Dotierung des Materials ändert sich die Struktur der Verbindung. Damit kann der Katalysator besser Licht absorbieren und das Wasser spalten.

Bei ihrem Experiment verteilten die Wissenschaftler den Katalysator als Pulver in einer Küvette mit Wasser. Mit einer Blende starteten und stoppten sie die Reaktion und untersuchten mit Farbfiltern, in welchem Bereich des sichtbaren Lichts der Katalysator funktionierte. Zwar sind Photokatalysatoren nichts Neues. Bereits 1972 wurde ein erstes Modell entwickelt. Allerdings sind die bisher bekannten Verbindungen instabil oder arbeiten nur mit UV-Licht - und eignen sich damit nicht für den praktischen Gebrauch. Der neu entwickelte Photokatalysator Indiumnickeltantalat hingegen verwertet sichtbares blaues Licht. In absoluten Zahlen nimmt sich seine Leistung allerdings noch bescheiden aus: Lediglich 0,66 Prozent Lichtausbeute schlagen zu Buche.

Die Wissenschaftler halten eine technische Anwendung des Katalysators langfristig für möglich. Dazu muss das Gerät allerdings effizienter arbeiten. Dies wollen die Forscher erreichen, indem sie die Oberfläche des Materials vergrößern.

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