Der Fotokatalysator korrodiert

Denn es geht nicht um die Effizienz allein. Auch die Haltbarkeit der künstlichen Blätter ist noch nicht so, dass sie serienreif sind. Zwar belastet die Sonneneinstrahlung auch die natürlichen Blätter. Doch die können sich erneuern – im Gegensatz zu den künstlichen.

Das Problem: Das Erzeugen eines elektrischen Potenzials durch Sonnenlicht begünstigt auch andere Reaktionen, etwa dass der Photokatalysator korrodiert, was sich wiederum negativ auf die Haltbarkeit auswirkt. Das derzeit beste verfügbare Material – das mit dem Wirkungsgrad von 19 Prozent – verliert schon nach einigen Wochen an Effizienz. „Das ist natürlich nicht zu tolerieren“, sagt Klassen. „Wir brauchen schon Zellen, die Jahre durchhalten.“

Die Forscher müssen sich also auch darum kümmern, dass die Effizienz über einen längeren Zeitraum hoch bleibt. Eine Möglichkeit könnte sein, den Fotokatalysator mit einer Schutzschicht zu überziehen. Sie muss Sonnenlicht durchlassen und die photo-elektro-chemische Wasserspaltung ermöglichen, soll aber gleichzeitig die Oxidation verhindern. Getestet wird gerade Titandioxid, das auch Bestandteil von weißer Wandfarbe oder Sonnencremes ist.

Bislang scheitern Forscher daran, Strom direkt aus dem Abwasser einer Kläranlage zu gewinnen. Wissenschaftler der TU Clausthal-Zellerfeld wollen das ändern. Dazu haben sie eine bio-elektrochemische Brennstoffzelle entwickelt. Energiewende

Auch hier gilt jedoch, dass ein Erfolg im Labor sich nicht ohne weiteres skalieren lässt. Bis künstliche Blätter technisch einsetzbar sein werden, braucht es also noch Entwicklungszeit, wobei „technisch einsetzbar“ heißt: in einer größeren Demonstratoranlage, die über einen längeren Zeitraum Wasserstoff produziert. In etwa zehn Jahren, also gegen Ende der 2020er Jahre werde eine solche Anlage zur Verfügung stehen, schätzt Klassen. Ob die Technik dann serienreif wird, hängt davon ab, ob sich Unternehmen finden, die solche Anlagen auch bauen wollen.

Energie-Farmen in sonnenreichen Ländern

Dass diese künftig – statt Photovoltaik-Anlagen – die Hausdächer zieren, hält Klassen für wenig wahrscheinlich. Er glaubt, dass größere Farmen in Ländern mit viel Sonne, etwa in Griechenland oder Spanien, entstehen werden, die Wasserstoff erzeugen. Der wird dann in unsere Breiten geliefert – per Brennstoffzellen-Lkw oder Brennstoffzellen-Schiff, versteht sich.

Diese Technik zur Erzeugung von Wasserstoff ist auf jeden Fall aussichtsreich: Wenn sie die jetzt noch bestehenden Probleme lösten, dann könne das künstliche Blatt von der Effizienz her die Verfahren zu Wasserstofferzeugung per Elektrolyse aus regenerativem Strom an Effizienz deutlich übertreffen, sagt Klassen.

Dieser Beitrag erschien zuerst auf der Website Golem.

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