Ein Gerät, das den natürlichen Prozess der Photosynthese effektiv nachahmt, würde für Energieforscher einen massiven Durchbruch darstellen, und ein Team der Universität Cambridge ist seit fast einem Jahrzehnt immer wieder auf dem neuesten Stand dieser Technologien.
Der jüngste Schritt nach vorne ist eine drahtlose Folie mit Photokatalysatoren, die Sonnenlicht, Wasser und Kohlendioxid in saubere Kraftstoffe umwandeln können. Das Team hofft, das Gerät eines Tages als Teil riesiger Energiefarmen einsetzen zu können.
Vielversprechende Fortschritte in der Energieforschung
Die Forschung wurde von einer Gruppe durchgeführt, die unter Professor Erwin Reisner im Fachbereich Chemie der Universität arbeitete und in den letzten zehn Jahren eine Reihe vielversprechender Fortschritte in der Energieforschung erzielt hat. So wurde 2013 gezeigt, wie Wasserstoff mit Kobalt als billigem Katalysator hergestellt werden kann. Und 2017 erfuhren wir, wie das Gas mit Biomasse als Ausgangspunkt entstehen kann.
Und neuerdings wurde von der Gruppe eine Art künstliches Blatt entwickelt, das ähnlich wie natürliche Blätter Sonnenlicht und Wasser in Kraftstoff umwandelt − in diesem Fall Synthesegas aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff. Dieses Gerät hat das Sonnenlicht durch Perowskit-Lichtabsorber eingefangen, eine Komponente in einigen Solarzellen, aber das Team hat jetzt einige Verbesserungen an seinem Ansatz vorgenommen. Anstelle der Perowskit-Lichtabsorber basiert die neue Plattform auf neuartigen Photokatalysatoren, die in eine Schicht aus Halbleiterpulvern eingebettet sind und einfach und kostengünstig hergestellt werden können.
Neue Methode zur Umwandlung von CO2 in saubere Kraftstoffe
Die als Testeinheit entwickelte 20-cm2-Folie wurde verwendet, um Sonnenlicht, Kohlendioxid und Wasser in Sauerstoff und Ameisensäure (anstelle von Synthesegas) umzuwandeln, die zur direkten Verwendung als Brennstoff leicht gelagert werden können.
Laut dem Team ist dies eine völlig neue Methode zur Umwandlung von Kohlendioxid in saubere Kraftstoffe, die sich leicht skalieren lässt. Die Wissenschaftler sagen, es sollte relativ einfach sein, Versionen zu produzieren, die mehrere Meter überspanne. Diese könnten ein Teil von Anlagen sein, die saubere Energie erzeugen, ähnlich wie Solarparks.
„Wir waren überrascht, wie gut es in Bezug auf seine Selektivität funktioniert hat − es wurden fast keine Nebenprodukte produziert“, sagt der Erstautor der Studie, Dr. Qian Wang. „Manchmal funktionieren die Dinge nicht so, wie Sie es erwartet haben, aber dies war ein seltener Fall, in dem es tatsächlich besser funktioniert hat.“
Für die nächsten Schritte arbeitet das Team daran, die Effizienz des Geräts zu verbessern, indem verschiedene Katalysatoren ausprobiert werden, die es dem Gerät gegebenenfalls auch ermöglichen, verschiedene Arten von Solarkraftstoffen herzustellen.
„Wir hoffen, dass diese Technologie den Weg für eine nachhaltige und praktische Herstellung von Solarkraftstoffen ebnet“, sagt Reisner.
Die Forschung wurde in der Zeitschrift Nature Energy veröffentlicht.
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