Solare Wasserstoffgewinnung: Effizienz durch neues Reaktorensystem verdoppelt

Forscher der Shinshu-Universität haben ein bahnbrechendes Reaktorsystem entwickelt, das Wasserstoff aus Sonnenlicht und Wasser herstellen kann. Damit könnte ein bedeutender Beitrag zur nachhaltigen Wasserstoffproduktion geleistet werden, die unabhängig von fossilen Brennstoffen ist.

Der 100 Quadratmeter große Reaktor nutzt photokatalytische Paneele in einem zweistufigen Prozess, um Wassermoleküle in Wasserstoff und Sauerstoff aufzuspalten. Dieses System unterscheidet sich von den üblichen einstufigen Verfahren, da es die Produktion von Wasserstoff und Sauerstoff in zwei Phasen trennt.

Dieser zweistufige Prozess führt zu besseren Umwandlungsraten von Solarenergie in Wasserstoff als herkömmliche Systeme, die oft auf Erdgas zur Raffination von Wasserstoff angewiesen sind. Tests unter natürlichem Sonnenlicht zeigten unerwartete Stärken des Reaktors.

Unter realen Bedingungen erreichte er eine um etwa 50 Prozent höhere Effizienz bei der Umwandlung von Sonnenenergie als in den Labortests. Professor Kazunari Domen, der Hauptautor der in Frontiers in Science veröffentlichten Studie, glaubt, dass diese Verbesserung auf regionale Unterschiede in den Komponenten des Sonnenspektrums zurückzuführen ist.

Allerdings muss die Effizienz des Systems noch gesteigert werden, um für kommerzielle Anwendungen geeignet zu sein. Derzeit wandelt es etwa 1 Prozent des Sonnenlichts in Wasserstoff um. Experten schätzen, dass mindestens 5 Prozent Effizienz erforderlich sind, um das System in größerem Maßstab wirtschaftlich zu betreiben.

Das Team betont, dass die Entwicklung besserer Photokatalysatoren und die Skalierung der Reaktoren entscheidend sind, um dieses Ziel zu erreichen. Die Technologie befasst sich auch mit Sicherheitsfragen im Zusammenhang mit der Wasserstoffproduktion. Die Forscher haben das System mit speziellen Merkmalen ausgestattet, um die Explosionsgefahr beim Umgang mit Knallgas zu verringern, zum Beispiel durch die Verwendung enger Kammern und weicher PVC-Kunststoffe als Trennwände.

Professor Domen betont, dass eine höhere Effizienz bei der Umwandlung von Sonnenenergie in chemische Energie die Entwicklung von Massenproduktion, Gasseparation und Großanlagen entscheidend vorantreiben wird. Der erfolgreiche dreijährige Betrieb dieses Prototyp-Reaktors ist ein wichtiger Schritt auf dem Weg zu einer nachhaltigeren Wasserstoffproduktion. Wenn diese Technologie weiterentwickelt werden kann, könnte sie dazu beitragen, uns von fossilen Brennstoffen bei der Wasserstoffproduktion zu lösen.