Wasserstoff aus Sonnenlicht

8. Mai 2019, 08:41 Uhr
Die Forscher (v.l.n.r.): Sophia Haussener, Saurabh Tembhurne und Fredy Nandjou (Foto: Marc Delachaux / EPFL)
Die Forscher (v.l.n.r.): Sophia Haussener, Saurabh Tembhurne und Fredy Nandjou (Foto: Marc Delachaux / EPFL)
Wasserstoff wird in Zukunft immer wichtiger, um unsere Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu verringern. Durch Elektrolyse von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff mittels Sonnenenergie kann Wasserstoff nachhaltig erzeugt werden. Dieser saubere Energieträger kann gelagert, als Kraftstoff in Fahrzeugen verwendet und bei Bedarf in Strom umgewandelt werden. Um Sonnenenergie einzufangen, umzuwandeln und dann effizient Wasserstoff zu erzeugen, werden allerdings seltene und wertvolle Materialien benötigt - sowohl für die Solarzellen als auch für den Katalysator.

LRESE

Die Forscher des Laboratory of Renewable Energy Science and Engineering (LRESE) nutzen konzentriertes Sonnenlicht, um Wasserstoff in größeren Menge zu niedrigen Kosten zu erzeugen. Dazu haben sie ein verbessertes Photo-/Elektrochemisches System entwickelt, das in Verbindung mit einem Sonnenkollektor und intelligentem Wärmemanagement die Sonnenenergie nutzt, um Wasserstoff mit einem Wirkungsgrad von 17% und einer beispiellosen Leistungs- und Stromdichte zu erzeugen. Noch wichtiger ist, dass die neue Technologie stabil ist und den täglichen Schwankungen des Sonnenlichts gewachsen ist.

Wasserfilm

Bei dem neuen Verfahren fließt ein dünner Wasserfilm über eine Solarzelle, um sie zu kühlen. Die Systemtemperatur bleibt relativ niedrig und dadurch der Wirkungsgrad der Solarzelle hoch. Zusätzlich wird die dem Wasser entzogene Wärme an Katalysatoren weitergegeben, wodurch die chemische Reaktion effizienter verläuft und die Wasserstoffproduktion weiter gesteigert wird.
Mit dem einzigartigen Sonnensimulator des LRESE konnten die Forscher die stabile Leistung ihrer Methode nachweisen. Die Ergebnisse dieser Laborversuche waren so vielversprechend, dass das System aufskaliert wurde und nun außerhalb des Labors auf dem Campus der Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) in Lausanne getestet wird. Zu diesem Zweck wurde ein Parabolspiegel mit einem Durchmesser von sieben Metern aufgebaut, der das Sonnenlicht um den Faktor 1000 bündelt und das System mit Energie versorgt.
Die Forscher hoffen, dass das System mehr als vier Jahre lang genutzt werden kann, ohne dass Teile ausgetauscht werden müssen und etwa 20 Jahre arbeitet, wenn alle vier Jahre einige Teile ausgetauscht werden.

Der Forschungsbericht wurde in Nature Energy veröffentlicht.

Quelle: EPFL
 

 (Video: Wasserstoff-Gesellschaft Hamburg e.V.)
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