Forscher der Rice Universität im US-Bundesstaat Texas haben ein neuartiges Verfahren entwickelt, um aus Solarenergie besonders effizient Wasserstoff zu produzieren. Die Ingenieure erzielten dabei einen Wirkungsgrad von 20 Prozent.
Wasserstoff gewinnt als mögliche Energiequelle weiter an Bedeutung. Die Bundesregierung geht davon aus, dass die Nachfrage nach bis 2030 auf bis zu 110 Terrawattstunden pro Jahr steigen wird. Im Idealfall handelt es sich dabei um grünen Wasserstoff, der ausschließlich aus erneuerbaren Quellen stammt.
Daher forschen Universitäten und Unternehmen weltweit an Methoden, um die Effizienz der Herstellung zu verbessern. Einen Durchbruch verzeichnete kürzlich die Rice Universität im US-Bundesstaat Texas. Denn ein neuartiges Gerät erreichte eine Effizienz von über 20 Prozent. Das könnte die Transformation zu nachhaltigem Wasserstoff beschleunigen.
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Neuartiges Gerät generiert grünen Wasserstoff aus Solarenergie
Das entwickelte Gerät besitzt eine moderne Vorrichtung aus Halogenid-Perowskit-Halbleitern und Elektrokatalysatoren. Diese Zusammensetzung ermöglicht neben einer hohen Lebensdauer auch die Skalierung der Produktion einer solchen Vorrichtung. Das führt wiederum zu einem Rückgang des Preises und macht die Adaption attraktiver.
Das Gerät erreicht dabei einen Wirkungsgrad von 20,8 Prozent. Eine gegen Korrosion geschützte Barriere schützt dabei die Halbleiter vor Wasser und ermöglicht gleichzeitig den Transport von Elektronen. Bisher war ein Kompromiss notwendig. Denn wenn man den Flüssigkeitsanteil erhöhte, verbesserte sich die Leitfähigkeit. Gleichzeitig litt aber die Haltbarkeit. Umgekehrt verbesserte sich die Haltbarkeit, aber die Leitfähigkeit nahm ab.
Vorrichtung absorbiert Energie und ermöglicht chemische Reaktion
Im Endresultat entstand eine Foto-elektrochemische Zelle. Innerhalb des Konstrukts wir dabei Energie absorbiert und umgewandelt, um eine chemische Reaktion anzutreiben. Vorherige Versuche brachten zwar Geräte ähnliche hervor. Diese wiesen jedoch einen ungenügenden Wirkungsgrad auf.
Das Forscherteam erklärte, dass die Nutzung von zwei Schichten für die Barriere nun eine Lösung darstellt. Eine Schicht dient dabei dem Schutz des Halbleiters vor Wasser, die andere der elektrischen Leitfähigkeit zwischen der Perowskit-Schicht und der Schutzschicht.
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