Helmholtz Perspektiven 0316

32 forschung Helmholtz Perspektiven  September – Oktober 2016 Das Besondere an der Idee der Wissenschaftler um van de Krol ist, dass sie zwei bisher getrennte Schritte in ihrer Zelle vereinen wollen. Statt zunächst Strom zu erzeugen, der anschließend für die Elektrolyse genutzt wird, wollen sie einen Apparat konstruieren, der den nötigen Strom liefert und gleich das Wasser spaltet – eine Art atmender Solarzelle. Sie nimmt Wasser auf und atmet Wasserstoff und Sauerstoff aus. „Wir setzen simple und häufige Metalloxide als Lichtabsorber ein und kombinieren sie mit Silizium auf der Hinterseite“, sagt van de Krol. „So absorbiert die Zelle fast das gesamte Lichtspektrum im sichtbaren Bereich. Die Photonen des Lichts werden optimal ausgenutzt.“ Die Metalloxid-Seite der Zelle hat dabei Kontakt mit einem kleinen Wassertank und spaltet mit Hilfe einer weiteren Elektrode und der gewonnenen Energie die Flüssigkeit in ihre Bestandteile. Wenn es gelingt, Wasserstoff in industriellem Maßstab herzustellen, könnte das auch ein wichtiger Schritt sein, um die fossilen Brennstoffe zu ersetzen Van de Krol sieht PECDEMO als gelungenen Auftakt zur weiteren Forschung. „Wir haben erstmals auf- klären können, welche effizienzsteigernden Vorgänge bei der Wasserspaltung wirklich an den beschichteten Elektrodengrenzflächen stattfinden“, sagt der Forscher. Daher sei er zuversichtlich für den Bau der nach- folgenden Generationen von Zellen. Wenn es gelingt, Wasserstoff in industriellem Maßstab herzustellen, könnte das auch ein wichtiger Schritt sein, um die fossilen Brennstoffe zu ersetzen. Tests von Energieversorgern zeigen, dass Wasserstoff ohne negative Auswirkungen im einstelligen Prozent- bereich in die deutschen Erdgasnetze eingemischt werden kann. Ein kompletter Ersatz des Erdgases wäre möglich, wenn man Wasserstoff beispielsweise durch die sogenannte Methanisierung mit Hilfe von Kohlendioxid umformte. Auch Diesel- und Benzin- produkte können so erzeugt werden. Der große Vorteil: Die vorhandene Infrastruktur müsste nicht umgebaut werden, sowohl Tankstellen als auch die bisherigen Fahrzeuge könnten weiter genutzt werden. „Es ist allerdings noch zu früh, zu sagen, ob eine Zellentechnologie wie in PECDEMO irgendwann zentralisiert beispielsweise für Tankstellen in Frage kommt oder dezentral die Bewohner eines Hauses versorgt“, sagt van de Krol.  Peter Gotzner PECDEMO-Projekt  Van de Krol und sein Team wollen bis Mitte 2017 zeigen, dass die Produktion von Wasserstoff kostengünstig und nur mit solarer Erergie möglich ist. Bild: Andreas Kubatzki/HZB

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