Forscher haben eine Methode entwickelt, um grünen Wasserstoff ohne teure Filter zu gewinnen. Der Prozess nutzt Flüssigmetall und das Sonnenlicht anstatt Elektrolyse.
Die School of Chemical and Biomolecular Engineering an der University of Sydney hat eine neue Methode entwickelt, die mithilfe von Flüssigmetallen und Sonnenlicht grünen Wasserstoff aus Wasser gewinnt. Die Forscher veröffentlichten ihre Ergebnisse in der Fachzeitschrift Nature Communications.
Die Methode umgeht gezielt technische Barrieren, die die Verbreitung von grünem Wasserstoff zuvor erheblich einschränkten. Da der Prozess direkt in Süß- oder Meerwasser funktioniert, entfallen die größten wirtschaftlichen Hürden.
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Grüner Wasserstoff aus Flüssigmetall und Sonnenlicht
Die herkömmliche Produktion von grünem Wasserstoff scheitert oft an der Notwendigkeit hochreinen Wassers. Denn: Eine Reinigung verursacht zusätzliche Kosten und erhöht die technische Komplexität erheblich. Das neue Verfahren verarbeitet hingegen Meerwasser direkt, was die Produktion in der Nähe von Häfen und Industriegebieten vereinfacht. Der Prozess könnte die Gewinnung von nachhaltiger Energie in wasserarmen Regionen ermöglichen.
Die Forscher nutzten winzige Galliumpartikel im Wasser. Das Metall weist eine „nicht klebrige“ Oberfläche auf, was bedeutet, dass andere Materialien unter normalen Bedingungen nicht an ihm haften. Während Gallium bei Raumtemperatur fest erscheint, schmilzt es bei etwa Körpertemperatur zu reflektierenden Pfützen. Sobald Licht auf die in Wasser getauchten Tröpfchen trifft, oxidiert und korrodiert das Metall an der Oberfläche kontrolliert.
Diese gezielte Korrosion stellt den eigentlichen Schlüssel zur Freisetzung des sauberen Wasserstoffgases dar. Denn Gallium absorbiert Licht hervorragend und treibt die chemische Reaktion aktiv an. Der leitende Forscher Professor Kourosh Kalantar-Zadeh beschreibt die Entdeckung als eine einfache Beobachtung, die die Wissenschaft zuvor schlicht ignoriert hatte. Durch die Nutzung von Lichtquellen löst das System die chemischen Bindungen im Wasser effizient auf.
Versuchsaufbau und Kreislaufwirtschaft
In Laborversuchen untersuchten die Wissenschaftler das Verhalten von flüssigem Gallium in Petrischalen und skalierten den Aufbau in Zylindern. Doktorand Luis Campos und seine Kollegen aktivierten die suspendierten Partikel sowohl durch natürliches Sonnenlicht als auch durch künstliche Bestrahlung.
Das Metall reagierte dabei mit dem Wasser zu Gallium-Oxyhydroxid und setzte den gewünschten Wasserstoff frei. Das Australian Research Council Discovery Project finanziert die Forschungsarbeit maßgeblich.
Der kreisförmige Prozess gewinnt das eingesetzte Material vollständig zurück. Nach der Extraktion des Wasserstoffs reduzierte das Team das entstandene Gallium-Oxyhydroxid chemisch. Diese Reduktion stellte wieder flüssiges Gallium her, sodass der geschlossene Kreislauf die ständige Wiederverwendung des Metalls sichert. Damit schont das Verfahren wertvolle Ressourcen bei der Energiegewinnung.
Wasserstoff aus Sonnenlicht
Die Forscher erreichten eine Spitzen-Effizienz der Wasserstoffproduktion von 12,9 Prozent. Kalantar-Zadeh hält diesen Wert bereits im frühen Stadium für hochgradig wettbewerbsfähig. Er vergleicht den Fortschritt mit der Geschichte der Solarenergie: Siliziumbasierte Solarzellen starteten in den 1950er Jahren mit lediglich sechs Prozent. Erst in den 1990er Jahren überschritten die Zellen die Marke von zehn Prozent.
Die Forscher planen nun den Bau eines mittelgroßen Reaktors, um die Skalierbarkeit der Technologie zu beweisen. Da der Prozess kreisförmig angelegt ist, schont er Ressourcen und ermöglicht eine nachhaltige Energiegewinnung. Das Verfahren bietet somit eine effiziente Lösung, um den globalen Bedarf an grünem Wasserstoff zu decken. Der einfache Aufbau verspricht zudem eine unkomplizierte industrielle Anwendung in der Zukunft.
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