Grüner Wasserstoff
Mit Licht die Erde retten: Photo-Aktivität spaltet Wasser auf

Extrem lichtempfindliche Oberflächen können Wasser in seine Bestandteile zerlegen und somit grünen Wasserstoff erzeugen. Ein Forscherteam aus Nürnberg entwickelt nun ein Verfahren, um die Geheimnisse dieser Photo-Aktivität zu analysieren. Löst diese Technik die bisherigen Methoden zur Wasserstofferzeugung bald ab?

Versuche mit Photo-Katalysatoren im Labor Wasserstoff mit Sonnenlicht erzeugen (Foto: Tim Neiertz/TH Nürnberg)

Grüner Wasserstoff wird in der Regel durch die so genannte Elektrolyse hergestellt. Dabei wird nachhaltig gewonnener Strom zwischen zwei Elektroden durch Wasser geleitet. An positiven Pol, der Anode, sammelt sich dabei Sauerstoff, an der negativen Kathode sammelt sich Wasserstoff. Der Strombedarf dafür ist nicht unerheblich. Bei dem Prozess gehen etwa 40 Prozent der Energie „verloren“. Wasser kann aber auch ohne diesen Umweg aufgespalten werden. Statt Strom zerlegt Sonnenlicht das Wasser. Unterstützt wird das Licht durch Photo-Katalysatoren. Mit dem Begriff bezeichnet man Stoffe, die durch Licht eine chemische Reaktion wie zum Beispiel die Spaltung von Wasser zu Wasser- und Sauerstoff beschleunigen (katalysiert).

Maik Eichelbaum, Professor für Analytische Chemie an der Technischen Hochschule Nürnberg, und sein Team untersuchen im Rahmen eines Forschungsprojektes das weißeste und hellste existierende Pigment mit reflektierenden Eigenschaften. Es handelt sich um Titandioxid TiO2. Dank seiner Eigenschaften kann Titandioxid UV-Strahlen streuen oder diese aufsaugen. Das Team Eichelbaum untersucht, wie man TiO2 besser analysieren kann. Die bisherigen Methoden sind für viele Anwendungen nicht geeignet. „Eine aussagekräftige Analytik ist unabdingbar, um die Entwicklung und Kommerzialisierung von photokatalytisch aktiven Substanzen vorantreiben zu können“, erklärt Eichelbaum. Das elektrochemische Standardverfahren für die präzise Analyse der Photo-Aktivität von Halbleitern würde auch die Suche nach besseren Photokatalysatoren für die grüne Wasserstoffherstellung vereinfachen.

Wasserstoff dank Licht

Einen besonderen Schwerpunkt legen die Wissenschaftler auf die photo-katalytische Wasserspaltung, selbstreinigende Oberflächen und Wasseraufbereitung. Titandioxid auch kann als zur Beschichtung von Fensterscheiben genutzt werden, um Umweltschadstoffe unwirksam zu machen. Auch zur Verminderung von Stickoxiden in der Luft gilt TiO2 als vielversprechend. Zu diesem Zwecke verwendet man die Substanz in photo-aktiven Baustoffen wie Pflastersteinen,

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