Potsdamer Forscher arbeiten an der Produktion von Wasserstoff mit Sonnenlicht und Kohlenstoffnitrid

Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung in Potsdam-Golm haben laut einer Pressemitteilung einen Weg gefunden, auf dem sich Wasserstoff einfach und kostengünstig herstellen lässt. Der Energieträger lasse sich aus Wasser gewinnen, indem die Wissenschaftler es mit Sonnenlicht bestrahlen und dabei ein Kohlenstoffnitrid als preiswerten Photokatalysator einsetzen. Bislang seien für solche Reaktionen immer anorganische Halbleiter in Kombination mit teuren Edelmetallen wie Platin nötig gewesen. Wasserstoff ist energiereich, sauber und – in seiner Verbindung mit Wasser – quasi unbegrenzt verfügbar. Bislang sei seine Herstellung mit Schwierigkeiten verbunden gewesen, so die MPI-Forscher.
Wasserstoff werde als der Energieträger der Zukunft angesehen. In einem Kilogramm Wasserstoff stecke etwa dreimal soviel Energie wie in einem Kilogramm Erdöl, heißt es in der Pressemitteilung. Zudem entstünden keine Schadstoffe, sondern ausschließlich Wasser, wenn Energie aus Wasserstoff gewonnen werde, zum Beispiel in Brennstoffzellen. Wasserstoff kommt auf der Erde jedoch nur in Form von Verbindungen vor, wie beispielsweise im Wasser. Um mit Wasserstoff Energie zu erzeugen wird er in seiner reinen Form gebraucht, im besten Fall produziert mit regenerativen Energiequellen wie etwa dem Sonnenlicht.

Kohlenstoffnitrid als preiswerter Photokatalysator
Wissenschaftlern am Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung sei nun mit einem der ältesten künstlichen Polymere, das Chemiker kennen, ein Schritt in die richtige Richtung gelungen. Sie hätten ein Kohlenstoffnitrid genutzt, das Justus Liebig schon 1834 erstmals herstellte und Melon nannte, um Wasserstoff mit Hilfe des Sonnenlichtes aus Wasser zu erzeugen. „Das Besondere an Kohlenstoffnitrid ist, dass es in Wasser selbst bei extrem sauren und basischen Bedingungen stabil ist. Außerdem kann es sehr einfach und kostengünstig hergestellt werden“, erklärt Dr. Xinchen Wang, dessen Arbeitsgruppe die Experimente in Zusammenarbeit mit der Universität Tokio und der Fuzhou Universität in China vorgenommen hat.

Wasserstoffherstellung ohne Nutzung von Edelmetallen
Das Kohlenstoffnitrid nutze das Sonnenlicht, um Wasserstoff aus dem Wasser herauszulösen, berichtet das Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung in der Pressemitteilung. Eine Substanz, die Chemiker als Opferreagenz bezeichnen, nehme dabei den Sauerstoff des Wassers auf. Der Clou dabei sei, dass die Potsdamer Chemiker auf Edelmetalle wie etwa Platin verzichten könnten. Aus dem Reaktionsgefäß der Potsdamer Forscher sprudelten laut Angabe des Instituts allerdings pro Stunde nur vier Mikromol Wasserstoff. Deshalb wollen Xinchen Wang und seine Mitarbeiter nun die Effizienz des Kohlenstoffnitrids steigern, indem sie dessen aktive Oberfläche vergrößern.

Zerlegung von Wasser in einem Schritt
„Für technische Anwendungen wäre es optimal, wenn wir Wasser in einem Schritt in Wasserstoff und elementaren Sauerstoff zerlegen könnten“, erklärt Wang. Dann kämen die Chemiker ohne Opferreagenz aus, das bislang den Sauerstoff aufnimmt. Das hieße aber, sie müssten den Sauerstoff oxidieren, wie es Pflanzen in der Photosynthese können. Auch das sollte mit Kohlenstoffnitrid als einzigem Hilfsmittel möglich sein, wie Berechnungen der Forscher ergeben haben. In Experimenten brauchen sie dafür bislang aber noch einen zusätzlichen Katalysator. Nun wollen die Wissenschaftler um Wang daran arbeiten, die Produktion von Wasserstoff und Sauerstoff in einem geeigneten Aufbau zu kombinieren. Gelingt ihnen dies, wäre die Wasserspaltung perfekt und Wasserstoff seiner Rolle als wichtiger Energieträger der Zukunft ein Stück näher, heißt es in der Pressemitteilung.

15.02.2009 | Quelle: Max-Planck-Gesellschaft | solarserver.de © EEM Energy & Environment Media GmbH