Bayreuther Durchbruch bei grünem Wasserstoff: Neuer Photokatalysator ermöglicht Wasserstoff-Produktion direkt aus Meerwasser

Bayreuth - Für die Produktion von grünem Wasserstoff werden bei der Elektrolyse große Mengen an regenerativ erzeugtem Strom benötigt. Bayreuther Forschende haben nun eine Methode entwickelt, mit der grüner Wasserstoff allein mithilfe von Sonnenlicht direkt aus Meerwasser gewonnen werden kann.

Ein internationales Forschungsteam unter Leitung der Universität Bayreuth hat einen Nickel-Photokatalysator entwickelt, der Meerwasser allein mit Sonnenlicht in Wasserstoff umwandelt. Das robuste Material widersteht Chlorid und weiteren Bestandteilen des Meerwassers und eröffnet damit neue Perspektiven für eine skalierbare, nachhaltige Wasserstoffproduktion. Der Ansatz wurde nun im Journal of the American Chemical Society vorgestellt.

Erster Photokatalysator für direkte Wasserstoffproduktion aus Meerwasser

Die Nachfrage nach grünem Wasserstoff steigt weltweit, da Industrie, Transport und Energieerzeugung zunehmend auf emissionsfreie Energieträger angewiesen sind. Bislang dominiert jedoch die Elektrolyse, die große Mengen erneuerbaren Stroms benötigt und daher kostenintensiv bleibt. Photokatalytische Verfahren, die Wasser unter Verwendung von Sonnenlicht spalten, gelten als vielversprechende Alternative. Bislang befinden sich Methoden für eine flächendeckend einsetzbare Photokatalyse jedoch noch im Forschungsstadium.

Ein Forschungsteam unter Leitung von Prof. Dr. Shoubhik Das, Lehrstuhl Organische Chemie I der Universität Bayreuth, nun aber einen bedeutenden Fortschritt. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler entwickelten einen neuartigen Photokatalysator auf Nickelbasis, der grünen Wasserstoff direkt aus Meerwasser erzeugen kann.

„Unsere Forschung hat den ersten Nickel-Photokatalysator hervorgebracht, der Meerwasser direkt unter Sonnenlicht spalten kann - ganz ohne Opferreagenz oder Co-Katalysator“, erklärt Das die Besonderheit des Verfahrens. Die Produktionsraten lägen über vielen bisher erforschten Einzelkomponenten-Systemen.

Die korrosive Wirkung von Chlorid gilt bislang als eines der größten Hindernisse für die direkte Nutzung von Meerwasser in der Wasserstofferzeugung. Der entwickelte Katalysator zeigt sich laut Team jedoch sowohl chloridresistent als auch unempfindlich gegenüber anderen Bestandteilen im Meerwasser. Das sei, so die Forschenden, ein entscheidender Schritt hin zu einem robusten System, das in natürlichen Umgebungen einsetzbar ist.

Bedeutung für Energie- und Wasserstoffmärkte

Da der Photokatalysator direkt mit Meerwasser und Sonnenlicht arbeitet und keine zusätzlichen Reagenzien benötigt, sehen die Forschenden ihre Entwicklung als wichtigen Schritt für den Aufbau einer kohlenstofffreien Wasserstoffwirtschaft an. Die direkte Erzeugung von Wasserstoff aus Meerwasser unter Sonnenlicht könnte dazu beitragen, nachhaltige Energiesysteme aufzubauen und die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen weiter zu verringern.

Die Arbeit der Forschenden der Universität Bayreuth wurde unter dem Titel „Seawater to Sustainable Fuel: Sunlight Driven Green Hydrogen Generation with an Atomically Dispersed Photocatalyst“ im Journal of the American Chemical Society veröffentlicht.

Quelle: IWR Online