Wasserstoff aus Sonnenlicht

Die Technische Universität Ilmenau hat bei der Erforschung neuer regenerativer Energien einen aus wissenschaftlicher Sicht spektakulären Durchbruch erzielt.

Die Technische Universität Ilmenau hat bei der Erforschung neuer regenerativer Energien in einem internationalen Forscherteam den Wirkungsgrad der so genannten direkten solaren Wasserspaltung von 12,4 auf 14 Prozent gesteigert. Mit der Methode, die auf künstlicher Photosynthese beruht, lässt sich der Brennstoff Wasserstoff aus dem Licht der Sonne herstellen – sauber, nachhaltig und kostengünstig.


Wasserstoff weist eine hohe Energiedichte auf und bei seiner Verbrennung entsteht als Abfallprodukt nur reines Wasser. Derzeit wird das Gas aber ganz überwiegend durch Dampfreformierung von Methan erzeugt. Nahezu ohne schädliche Abfallprodukte lässt sich Wasserstoff hingegen mit der Methode der direkten solaren Wasserspaltung herstellen. Bei der so genannten künstlichen Photosynthese ist es Sonnenenergie, die die Photolyse von Wasser antreibt. So wird die Energie des Sonnenlichts direkt in Wasserstoff umgewandelt, der anschließend wieder zum Ausgangsprodukt Wasser umgesetzt werden kann.
Die Herstellung von „Sonnen-Wasserstoff“ auf industrieller Ebene scheitert aber bisher an den Kosten. Um den Produktionsaufwand finanziell zu rechtfertigen, ist der Wirkungsgrad der künstlichen Photosynthese einfach zu gering. Bisher lag die maximale jemals erreichte Effizienz bei 12,4 Prozent. Schätzt man einen wirtschaftlichen Einsatz der solaren Wasserspaltung im Vergleich mit fossilen Brennstoffen ab, so könnte man ab einer Effizienz von etwa 15 Prozent wirtschaftlich konkurrenzfähig werden.    


Nun gilt es, die Serienproduktion von Hochleistungs-Halbleiterbauelementen kostengünstig zu machen. Silizium  eignet sich zwar hervorragend als Basissubstanz für hocheffiziente, kostengünstige Bauelemente.  Allerdings kommen bei der Verwendung von Silizium in den Bauelementen Materialgruppen zusammen, die verschiedenen Halbleiterfamilien angehören. Bei einer ungenauen Zusammenführung dieser Materialien sind die Leistungseinbußen enorm.  


Bild: TU Ilmenau/HZB – Die Rekordzelle für direkte solare Wasserstofferzeugung. Die Effizienz liegt mit 14% deutlich über dem bisherigen, 17 Jahre alten Bestwert




29.09.2015
KK


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