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Messegold für die photosynthetische Spaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff

„Modularchitektur für die künstliche Photosynthese“ lautet der Titel eines Projekts der TU Ilmenau, das auf der Erfindermesse iENA mit einer Goldmedaille ausgezeichnet wurde.

Sandra Hübner (r.), Projektleiterin der iENA 2017, überreichte Professor Thomas Hannappel (l.) die Goldmedaille der Erfindermesse im Senatssaal der TU Ilmenau. Foto: wr

Bei der Erfindung geht es um die direkte Erzeugung von Wasserstoff durch. Dabei handelt es sich um ein Projekt von Professor Thomas Hannappel, Leiter des Fachgebiets Photovoltaik an der TU Ilmenau, das er gemeinsam mit den beiden Gastwissenschaftlern Professor Hans-Joachim Lewerenz vom California Institut of Technology, USA, und Dr. Matthias M. May von der University of Cambridge, Großbritannien, entwickelt hat. Bei der direkten Wasserspaltung, die auch als künstliche Photosynthese gilt, wird Sonnenlicht von einem Halbleiter absorbiert, der dann freie Ladungsträger abgibt. Diese Energie wird zur Spaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff genutzt. Verwendet wird eine hocheffiziente Solarzelle, die etwa 19 Prozent der anfallenden Solarenergie in Wasserstoff speichert.

Mit der Erfindung soll die Grundlage für hohe Wirkungsgrade von Modulen bei der direkten solaren Wasserstofferzeugung geschaffen werden, denn Wasserstoff gilt als ein idealer Energieträger. Er weist eine hohe Energiedichte auf und bei der Verbrennung entsteht reines Wasser. Momentan wird das Gas vor allem durch Dampfreformierung von Methan erzeugt, was wenig umweltfreundlich ist. Mit der Methode der direkten solaren Wasserstoffspaltung, wie sie von den drei Wissenschaftlern auf der Erfindermesse iENA 2017 in Nürnberg präsentiert wurde, lässt sich Wasserstoff ohne schädliche Nebenprodukte herstellen. Hierbei übernimmt eine photoelektrochemische Solarzelle die Wasserspaltung. In einem wässrigen Elektrolyten entstehen Wasserstoff und Sauerstoff.

Der derzeitige Entwicklungsstand besteht in einem Laboraufbau der Zelle. An einem Modul wird gearbeitet. Anwendungen sind bei der dezentralen Wasserstofferzeugung in der Wasserstoffindustrie, aber auch bei Wasserstoffnutzern möglich. Auch als Puffer für das Stromnetz kann die Methode von Energieunternehmen genutzt werden.