MIT-Forscher entwickeln Ansatz zur einfachen Sonnenlichtspeicherung
Neuartige Katalysatoren für die Wasserspaltung könnten dazu beitragen, dass die Speicherung von Sonnenenergie in Wasserstoff einfach machbar wird. Damit wäre eine wichtige Grundlage für eine direkt das Sonnenlicht nutzende Energiewirtschaft geschaffen.
- Angela Meyer
Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben einen Katalysator vorgestellt, der eine vergleichsweise einfache und damit kostengünstige Technik ermöglichen könnte, um ähnlich wie Pflanzen die Energie des Sonnenlichts direkt in Wasserstoff zu speichern, indem sie diesen aus Wasser abspalten. Fachkollegen gaben sich laut einem kommentierenden Artikel in der aktuellen Science-Ausgabe optimistisch, dass der Ansatz der Forscher um den Chemieprofessor Daniel G. Nocera dazu beitragen könnte, die Entwicklung der von ihm erträumten reinen Solarenergiewirtschaft einen großen Schritt voranzubringen.
Um Sonnenenergie mit ausreichender Effizienz direkt in Form von Wasserstoff speichern zu können, arbeitet man unter anderem mit Katalysatoren, die dafür sorgen, dass sich Wasser bereits beim Anlegen einer möglichst geringen elektrischen Spannung spalten lässt. Bisherige Ansätze schafften dies laut Science nur mit aggressiven chemischen Verfahren und teuren Katalysatoren, was beides gegen ihren breiten Einsatz spricht.
Matthew W. Kanan und Daniel G. Nocera zeigten nun prinzipiell, dass auch eine Indium-Zinn-Anode zusammen mit Kaliumphosphat und Kobaltionen, die man in das Wasser gibt, als Katalysator für dessen Spaltung wirkt. Diese Materialien sind in großen Mengen zu günstigen Preisen verfügbar, der Katalysator lässt sich daraus einfach herstellen und die Spaltung funktioniert mit seiner Hilfe bei Raumtemperatur und neutralem pH-Wert.
Das sind alles gute Gründe für das große Interesse an dieser Arbeit, die allerdings als noch sehr grundlegende Forschung einzustufen ist. Wie der Katalysator im Detail funktioniert, ist noch nicht vollständig geklärt, und er ist auch keineswegs perfekt: Die Wasserspaltung startet auch bei diesem Verfahren nur mit zusätzlicher Energie von außen und der Katalysator verträgt bisher nur geringe elektrische Ströme. Um ein technisch nutzbares Verfahren zu entwickeln, fehlen darüberhinaus noch mindestens zwei weitere Fortschritte: eine ebenfalls günstig herstellbare Kathode und eine geeignete Kopplung der Elektroden mit Solarzellen, die auch die notwendige Zusatzenergie aus Sonnenlicht gewinnen.
Schließlich wäre angesichts des Wassermangels in vielen Teilen der Erde für einen wirklich breiten Einsatz noch die Frage entscheidend, ob dieses oder ein verwandtes Verfahren auch mit Meerwasser funktionieren würde. Der Autors des Science-Artikels entwirft davon ausgehend ein Szenario, mit dem gleich zwei wichtige Menschheitsfragen auf einmal gelöst wären: Nachdem man aus Meerwasser mit Hilfe von Sonnenlicht den Wasserstoff gewonnen hat, würde man diesen zu großen Brennstoffzellenfarmen an Land pumpen. Während diese die Energie aus dem Wasserstoff nutzbar machen, würden sie gleichzeitig Süßwasser für die Wasserversorgung produzieren. Bis dahin scheint der Weg allerdings noch sehr weit: Auch der Science-Autor sieht dies nach wie vor erst als Option für "zukünftige Gesellschaften". (anm)
