Rostocker Forschern ist es gelungen, Wasserstoff mit Sonnenlicht zu gewinnen. „Die Idee dabei ist es, Wasser zu spalten in den Energieträger Wasserstoff und in Sauerstoff“, sagt Professor Ralf Ludwig aus der Physikalischen Chemie der Universität Rostock. Wasserstoff sei speicher- und transportierbar und gelte deshalb als geeigneter Energieträger, unterstreicht Professor Ludwig. Die jüngste Arbeit, die mit einer Titelseite des renommierten Chemiejournals „Chemistry“ ausgezeichnet wurde, basiere auf einer im Leibniz-Institut für Katalyse Rostock (LIKAT) entwickelten Reaktion, in der mit Hilfe von Sonnenlicht und geeigneten Katalysatoren Wasser gespalten und so Wasserstoff erzeugt werde“, erklärt der Wissenschaftler.
„Eine ausreichende, sichere und umweltverträgliche Bereitstellung von Energie ist die Voraussetzung für eine hohe Lebensqualität der Menschen“, beschreibt Professor Ludwig den Ausgangspunkt seiner Forschungen. Die Vorkommen fossiler Energieträger wie Erdöl und Kohle seien begrenzt. Zudem führe deren Verbrennung zur Freisetzung von Kohlendioxid. Solche Treibhausgase würden die Klimaeffekte noch verschärfen. Insofern liege die Zukunft in einer verstärkten Erschließung und Nutzung erneuerbarer Energiequellen. „Die Sonnenenergie steht dabei im Zentrum“, betont Ludwig. Mit ihrer Hilfe und geeigneten Katalysatoren soll nun Wasser gespalten und der Energieträger Wasserstoff gewonnen werden. Und zwar ohne umweltschädliche Emissionen.
Unzählige Versuchsreihen laufen dazu im Labor. Beispielsweise müssen geeignete Katalysatoren entwickelt werden, die die Reaktionen zum Wasserstoff deutlich beschleunigen. Am Ende müssen die Katalysatoren so beschaffen sein, dass eine Bestrahlung mit Sonnenlicht ausreicht, um Wasser in die Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff zu zerlegen. Experten sprechen von fotokatalytischer Wasserspaltung. Aus dem Wasserstoff kann dann mittels Brennstoffzellen elektrische Energie erzeugt werden, ohne dass weitere Treibhausgase in die Atmosphäre aufsteigen.
Das Besondere bei der jüngsten Arbeit der Rostocker Chemiker aus der Universität und dem LIKAT ist, dass sich der Ausgangskatalysator während der Reaktion im Labor in einen neuen, sehr aktiven Katalysator umwandelt. „Das erkennen wir an der Menge des gebildeten Wasserstoffs“, sagt der Physikochemiker Ludwig. Der in dem Prozess entstehende Katalysator erinnere an die aus der Biologie bekannten Hydrogenasen. Das sind Enzyme, die eine bedeutende Rolle bei der Bindung von Stickstoff und bei der Umwandlung von Biomasse zu Methan spielen. „Gegen den Klimawandel müssen wir auch in der Forschung alle Register für eine alternative Energiegewinnung ziehen“, betont Ludwig. Wasserstoff habe das Potenzial, den Anteil der erneuerbaren Energien insbesondere im Verkehrswesen zu erhöhen. „Bis zur Anwendung ist es jedoch noch ein weiter Weg“, unterstreicht Professor Ludwig, denn bisher bekannte Katalysatoren lieferten noch eine zu geringe Ausbeute für eine technische Anwendung. Text: Wolfgang Thiel
Die Originalveröffentlichung finden Sie unterhttps://doi.org/10.1002/chem.201802694
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Prof. Dr. Ralf Ludwig
Physikalische und Theoretische Chemie
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