Der Vorgang innerhalb der Wasserstoffkatalyse wurde lange Zeit nicht verstanden. Konnte man sie im Weizmann Institut 2009 zwar demonstrieren, lag man beim Verständnis der Prozesse etwas im Dunkeln. Jetzt scheint man hier Fortschritte zu machen und damit einer wirtschaftlichen Anwendung näher zu kommen.
Hier zu gibt es hier einen guten Artikel, den ich zusammenfassen möchte:
Ein Doktorand vom Rostocker Leibniz-Institut für Katalyse (Likat), Jacob Schneidewind hat die Photokatalyse näher erforscht und gezeigt, dass in die Quantenchemie und die Kinetik chemischer Reaktionen einfliessen. Mit dieser Erkenntnis konnte es Reaktionen am Rechner modellieren. Im Labor baute er das israelische Experiment mit wechselnden Lichtquellen nach, vom kurzwelligen, energiereichen blauen Licht bis zum energieschwachen Rotbereich. Kollegen an der Universität Rostock übernahmen die Analysen mittels Hochgeschwindigkeits-Spektroskopie.
„Es hat uns alle überrascht zu sehen, was da im System geschieht“, sagt Schneidewind. Tatsächlich kommt der photokatalytische Weg zum Wasserstoff mit zwei Photonen aus statt mit üblicherweise vier. Und sowohl die Absorption der Photonen als auch die eigentliche Spaltungsreaktion laufen an einem einzigen Zentrum ab, welches aus einem Paar von Ruthenium-Atomen besteht. „Wenn das erste Photon seine Hürde genommen hat, entsteht eine neue Verbindung, die das zweite Photon absorbiert. Und diese benötigt für die zweite Hürde sogar weniger Energie als für die erste Hürde nötig war.“ Somit lässt sich eine größere Bandbreite des Lichts nutzen, was die Effizienz deutlich verbessern kann.
Strukturell scheint alles aufgeklärt. Was folgt technisch daraus? „Man könnte z.B. durchsichtige Plastikschläuche mit einer Suspension oder Lösung aus Wasser und Katalysator füllen und großflächig der Sonne aussetzen“, sagt Dr. Schneidewind. Dieser Ansatz wäre, mit dem richtigen Katalysator, drei- bis viermal kostengünstiger als die Kombination von Solarzellen und Elektrolyseur. Einen geeigneten Katalysator dafür plant Schneidewind ab Herbst mit einer eigenen Nachwuchsgruppe an der RWTH Aachen zu entwickeln, wohin er nach seiner Promotion gewechselt ist.
Nachhaltige Energie-Konzepte gehen u.a. davon aus, künftig grünen Wasserstoff in sonnenreichen Regionen zu produzieren und nach Europa zu importieren. Das Wissen aus dem LIKAT wird helfen, entsprechende Technologien zu entwickeln.
Wasserstoff
Die geplante massive Kostensenkung durch Wasserstoff-Photokatalyse könnte dem gesamten Sektor der Wasserstoff-Aktien massiv helfen!
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