26.09.2014 11:14
Quelle: schweizerbauer.ch - sda
Energie
Rekordverdächtige Effizienz bei Wasserstoff aus Sonnenenergie
Im Rennen um den Energieträger Wasserstoff ist Lausanner Forschern ein neuer Erfolg gelungen. Zusammen mit einem internationalen Team schaffen sie es, mit rekordverdächtiger Effizienz Wasserstoff aus Sonnenenergie zu gewinnen, wie sie im Fachmagazin «Science» berichten.

Die neue Solarzelle könne 12,3 Prozent der Energie des Sonnenlichts in Wasserstoff überführen, was ein Rekord beim Wirkungsgrad sei, wie die ETH Lausanne (EPFL) in einer Mitteilung schreibt. Wasserstoff gilt wegen seiner hohen Energiedichte als wichtiger Energieträger der Zukunft.

Grätzel-Zelle

Zum Einsatz kam die sogenannte Perowskit-Solarzellentechnik. Für die neue Solarzelle wurde das Mineral Perowskit sowie Nickel und Eisen verwendet - alles Stoffe, die in der Natur reichlich vorhanden sind, erläutern die Forscher um Michael Grätzel von der EPFL.

Grätzel ist bekannt für die nach ihm benannte «Grätzel-Zelle», einer Alternative zu den Standardsolarzellen auf der Basis von Silizium. Die Grätzel-Zelle nimmt die Sonnenenergie mit Hilfe natürlicher Farbstoffe auf, orientiert sich also an der Photosynthese der Pflanzen.

Teure seltene Elemente

Bisher kamen dabei oft seltene Elemente zum Einsatz - die knapp sind und hohe Kosten verursachen können. Die Forscher kombinierten nun zwei Perowskit-Solarzellen so miteinander, dass sie zusammen genügend Spannung für die Wasseraufspaltung, also über 1 Volt, liefern. Silikon-Solarzellen erreichen nur 0,7 Volt.

Für die Spaltung selbst hatten die Forscher gezielt nach geeigneten Katalysatoren aus Stoffen gesucht, von denen es auf der Erde reichlich gibt. Das sei schwierig gewesen, schreiben die Wissenschaftler. Die Wahl fiel auf eine kostengünstige, mit Eisen versetzte Nickelverbindung.

Der Vorteil der Methode: Die Umwandlung von Sonnenenergie in Wasserstoff macht diese Energie speicherbar. «Wasserstoff kann man in einer Flasche aufbewahren und benützen, wann immer man ihn braucht», sagte Grätzel. In einem Boiler oder Motor verbrannt erzeugt er nur Wasserdampf als Abgas, in einer Brennstoffzelle kann damit Strom erzeugt werden.

Verbesserung möglich

«Obwohl die berichtete Wasserspaltungseffizienz von 12 Prozent schon aussergewöhnlich ist, gibt es mehrere Wege zu einer Verbesserung», schreibt Thomas Hamann von der Michigan State University in den USA in einem Begleitkommentar in «Science». Eine Effizienz von bis zu 20 Prozent sei denkbar, wenn Perowskit-Solarzellen mit einem Halbleiter wie Silizium kombiniert würden.

Würde man zudem einen geeigneteren Katalysator verwenden, könnte auch die Reaktion zur Entwicklung des Wasserstoffs verbessert werden, schreibt Hamann. Es werde aufregend sein, herauszufinden, ob die Perowskit-Zelle die fossilen Brennstoffe im Rennen um die Energiezukunft schlagen könne.

SCHWEIZER BAUER
BEKANNTSCHAFTEN
DER SCHWEIZER BAUER AUF YOUTUBE