Sonne speichern für einen Regentag
Wasserstoff ist ein sauberes Gas, dass, wenn es in Brennstoffzellen gespeist wird, Wasser erzeugt. Brennstoffzellen arbeiten wie Batterien, um Elektrizität durch eine chemische Reaktion zu erzeugen. Da keine Verbrennung beteiligt ist, gibt es auch keine Emissionen. Es überrascht nicht, Wasserstoff steht an erster Stelle als die Energiequelle, die fossile Brennstoffe ersetzen kann. Bis heute stützt sich die Erzeugung von Wasserstoff auf nicht erneuerbare Routen, wie die Dampfreformierung von Erdgas. Die Forscher von COCHALPEC (Development of electrodes based on copper chalcogenide nanocrystals for photoelectrochemical energy conversion) demonstrierten einen alternativen und nachhaltigen Weg zur Herstellung von Wasserstoff. Der Ausgangspunkt war die Entwicklung von Solarzellen, die einen elektrischen Strom erzeugen können, um Wassermoleküle in Sauerstoff und Wasserstoff zu spalten. Obwohl das Konzept einfach ist, sind die Kosten der wasserspaltenden Technologien zu hoch. Die COCHALPEC-Forscher haben auf die Herausforderung reagiert und haben eine neue Art und Weise für den Bau von kostensparenden photoelektrochemischen Zellen entwickelt. Der Schlüssel zur Lösung war die Annahme der sogenannten 2D-Materialien, die im Wesentlichen aus einer einzigen Schicht von Atomen bestehen. Das COCHALPEC-Team konzentrierte sich auf die Synthese dieser Materialien in Form von nanokristallinen Filmen. Durch eine gleichmäßige Dispersion in einem flüssigen Lösungsmittel wird Wolframdiselenid in dünne Flocken umgewandelt. Diese Lösung, die einer Tinte aus Wolframdiselenid gleicht, wird dann an der Grenzfläche zwischen zwei nicht mischbaren Flüssigkeiten injiziert, die als 'Teigrolle' verwendet wird, um die Flocken in einen hochwertigen Dünnfilm zu formen. Photoelektroden, die auf diese Weise hergestellt wurden, wurde getestet und in Bezug auf ihre Effizienz im Vergleich zu dünnen Folien aus dem gleichen Material, die mit anderen Methoden hergestellt wurden, als überlegen festgestellt. Bis zum Ende des COCHALPEC-Projekts im Mai 2015 betrug der erreichte Umwandlungswirkungsgrad etwa 1%. Obwohl dies ziemlich niedrig ist, könnte er weiter verbessert werden, um höhere Erträge in der Zukunft zu liefern.
Schlüsselbegriffe
Solarenergie, Photovoltaik, Wasserstoff, 2D-Materialien, Wolframdiselenid
