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Grüne Energie für alle: Dieses Solar-Gerät braucht nur Luft, um daraus Wasserstoff herzustellen

Einigermaßen feuchte Luft, etwa wie in Europas Alltag, wird benötigt, um ein brandneues Gerät aus Schweizer Forschung zur Herstellung von Wasserstoff zu bewegen. Etwas Sonnenlicht sollte ebenfalls vorhanden sein.

2 Min. Lesezeit
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Professor Sivula zeigt das künstliche Blatt, das Wasserstoff herstellen kann. (Bild: Alain Herzog / EPFL)

Ein Team von Forschenden der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne (EPFL) hat unter der Leitung von Professor Kevin Sivula eine Technik entwickelt, die unter Verwendung von Sonnenstrahlung die Luftfeuchtigkeit extrahieren und separieren kann. Am Ende des Prozesses gibt sie Wasserstoffgas ab.

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Ein Treibstoff, der direkt aus der Luft gewonnen wird

Dieses Gas könnte laut Pressemitteilung der Universität „als erneuerbarer Solartreibstoff für verschiedene Anwendungen“ verwendet werden. Aktuell befindet sich das neue Gerät aus der Schweiz indes noch in der Entwicklungsphase.

Laut Sivula dürfte es auch noch gut zehn Jahre dauern, bis das Gerät reif für den kommerziellen Einsatz ist. Jedoch seien die bisherigen Ergebnisse äußerst vielversprechend und entsprechend ein „großer Schritt auf der Suche nach einem umweltfreundlichen und nachhaltigen Treibstoff ohne fossile Brennstoffe“.

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Fotosynthese liefert technische Inspiration

Technische Inspiration zieht die Anlage aus der Fotosynthese, also jenem natürlichen Prozess, bei dem Pflanzen CO₂ und Wasser aus ihrer Umgebung ziehen und unter Verwendung von Sonnenlicht in Stärke und Zucker umwandeln.

Zunächst hatte Sivulas Team mit photoelektrochemischen Zellen (PEC) experimentiert. Ihr Prototyp verwendete lichtempfindliches Halbleitermaterial, das unter Sonnenlicht Wasser in H2 und O₂ spalten konnte.

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Schnell stellte sich wohl heraus, dass Geräte auf dieser technischen Basis nicht skalierbar und zu komplex in der Herstellung waren. Zudem fanden die Forschenden heraus, dass die Zellen besser mit Gasen als mit Flüssigkeiten funktionieren. So war die Idee geboren, die Luftfeuchtigkeit anstelle von Wasser zu nutzen.

Forschende erschaffen künstliches Blatt

In Analogie zur bereits erwähnten Fotosynthese machte sich Sivulas Team daran, eine Art künstliches Blatt zu entwickeln. Dazu verwendeten sie transparente Gasdiffusionselektroden und beschichteten sie mit einem Halbleitermaterial, das Sonnenlicht einfangen und direkt damit arbeiten kann. Dabei werden die transparenten Elektroden aus 3D-Glasfasern hergestellt.

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Sonnenenergie wird von dem künstlichen Blatt in Form von Wasserstoffbindungen in dem erzeugten Gas gespeichert. Dieses Gas kann dann „geerntet“ und weiterverwendet werden.

Zu hohe Erwartungen weiß Sivula direkt zu dämpfen. Interesting Engineering sagte er: „Wir haben gerade eine erste Demonstration durchgeführt. Der Wirkungsgrad ist sehr gering, nämlich weniger als ein Prozent. Es ist noch viel mehr Arbeit nötig. Wir hoffen, dass unser Ergebnis das Interesse an diesem Ansatz wecken wird und dass sich andere Forschungsgruppen an der Weiterentwicklung dieser photoelektrochemischen Gasphasenzellen beteiligen werden.“

Die aktuelle Studie wurde im Wissenschaftsmagazin Advanced Materials veröffentlicht.

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