Künstliche Photosynthese produziert Wasserstoff mithilfe von Nanopartikeln
Wasserstoff gilt als einer der Hoffnungsträger, um die reichlich verfügbaren erneuerbaren Energiequellen dort nutzen zu können, wo sie am dringendsten gebraucht werden. Mit den Überschüssen eines stürmischen Herbsttages oder der sommerlichen Sonne könnten in Form von H2 Züge fahren, Schiffe angetrieben werden oder Strom in Netz gespeist werden, wenn es gerade dunkel und windstill ist.
Die typischerweise genutzte Hydrolyse, also die Spaltung von Wasser mittels einer anliegenden Spannung, erfordert eine komplexe Apparatur. Zudem kann der Wirkungsgrad nicht überzeugen, weil beispielsweise zunächst der Strom per Photovoltaik erzeugt wird, um ihn anschließend für die Wasserstoffproduktion zu verwenden.
Dabei zeigt das Beispiel der Photosynthese, dass Sonnenlicht allein völlig ausreicht, um Moleküle zu zerlegen und neu zusammenzusetzen. Notwendig hierfür sind funktionale Moleküle beziehungsweise Nanopartikel und eine Struktur aus Polymeren, die die korrekte Anordnung der einzelnen Bestandteile sicherstellen.
So ist es den Forschenden gelungen, das Prinzip der Photosynthese so nachzubauen, dass zwar kein CO2 in Zucker umgewandelt wird, aber stattdessen Wasser in seine Grundbestandteile zerlegt wird. Hierfür werden Ruthenium und Platin, das auch in Fahrzeugkatalysatoren und Brennstoffzellen zum Einsatz kommt, eingesetzt. Auf direktem Weg lässt sich dann aus dem Wasser mittels Sonneneinstrahlung Wasserstoff erzeugen.
Bemerkenswert daran ist vor allem der Wirkungsgrad, der aktuell im Bereich der Photovoltaik liegen soll, also bei etwa 20 Prozent. Das wäre besonders wichtig, damit Wasserstoff dank einer effizienten Erzeugung tatsächlich sinnvoll und kostengünstig eingesetzt werden kann. Pflanzen hingegen gelingt es unter normalen Bedingung gerade einmal, 1 Prozent der Energie des Sonnenlichts umzusetzen.
Ein paar Probleme gibt es allerdings noch. Eine großräumige Nutzung der Technik wurde noch nicht erprobt. Auch die Haltbarkeit des sogenannten Hydrogels muss sich noch beweisen. Und zu guter Letzt sind Platin und erst recht Ruthenium nicht gerade häufig vorkommende Elemente. Ruthenium zählt zu den seltensten Elementen überhaupt.
Keine idealen Voraussetzungen, aber um Wasserstoff allein mithilfe von Sonnenlicht zu erzeugen, dürfte es sich lohnen, ein paar Unwägbarkeiten in Angriff zu nehmen.
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