{"id":32567,"date":"2016-02-26T07:05:13","date_gmt":"2016-02-26T06:05:13","guid":{"rendered":"https:\/\/rss.nova-institut.net\/public.php?url=http%3A%2F%2Fwww.chemie.de%2Fnews%2F156869%2Fdie-kraft-der-sonne-chemisch-gespeichert.html%3FWT.mc_id%3Dca0065"},"modified":"2016-02-23T12:21:45","modified_gmt":"2016-02-23T11:21:45","slug":"die-kraft-der-sonne-chemisch-gespeichert","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/die-kraft-der-sonne-chemisch-gespeichert\/","title":{"rendered":"Die Kraft der Sonne chemisch gespeichert"},"content":{"rendered":"

Die Natur macht es vor: Pflanzen k\u00f6nnen Sonnenlicht auffangen und chemisch speichern. Dieses Kunstst\u00fcck auf gro\u00dftechnischer Skala nachzumachen, gelingt uns heute aber noch nicht besonders gut. Photovoltaik wandelt das Licht direkt in Strom um, aber bei hohen Temperaturen nimmt der Wirkungsgrad konventioneller Solarzellen deutlich ab. Wenn man den Strom zur Gewinnung von Wasserstoff nutzt, kann man die Energie chemisch speichern, doch die Effizienz dieses Prozesses ist begrenzt.<\/strong><\/p>\n

\"Photochemische
Photochemische Zelle: Licht erzeugt freie Ladungstr\u00e4ger, Sauerstoff (blau) wird durch die Membran gepumpt<\/figcaption><\/figure>\n

An der TU Wien wurde nun ein neues Konzept entwickelt: Durch die Auswahl ganz spezieller Materialien gelang es, Hochtemperatur-Photovoltaik mit einem elektrochemischen Element zu kombinieren. Damit kann man UV-Licht nutzen, um Sauerstoffionen durch eine keramische Elektrolytmembran zu pumpen \u2013 so wird die Energie des UV-Lichts chemisch gespeichert. In Zukunft soll man mit dieser Methode Wasser mit Sonnenlicht direkt in Wasserstoff und Sauerstoff spalten k\u00f6nnen.<\/p>\n

Hochtemperatur-taugliche Materialien<\/h3>\n

Schon als Student hatte Georg Brunauer immer wieder dar\u00fcber nachgedacht, wie man Photovoltaik und elektrochemische Speicherung kombinieren k\u00f6nnte. Allerdings m\u00fcsste ein solches System bei hohen Temperaturen funktionieren. \u201eDann k\u00f6nnte man n\u00e4mlich das Licht der Sonne mit Spiegeln konzentrieren und gro\u00dfe Anlagen mit hohem Wirkungsgrad bauen\u201c, sagt Brunauer. Gew\u00f6hnliche Solarzellen funktionieren allerdings nur bis etwa 100\u00b0C gut \u2013 in einem Solarkonzentrator-Kraftwerk w\u00fcrden viel h\u00f6here Temperaturen entstehen.<\/p>\n

Bei der Arbeit an seiner Dissertation gelang es Brunauer dann, einen L\u00f6sungsansatz f\u00fcr dieses Problem umzusetzen \u2013 und zwar mit einer ungew\u00f6hnlichen Wahl von Materialien. Anstatt silizium-basierter Photovoltaik wurden spezielle Mischmetalloxide vom Typ Perovskit verwendet. Durch die Kombination mehrerer verschiedener Metalloxide konnte eine Zelle hergestellt werden, die Hochtemperatur-Photovoltaik und Elektrochemie vereint. Neben dem Team von Prof. Karl Ponweiser, Brunauers Dissertationsbetreuer am Institut f\u00fcr Energietechnik und Thermodynamik, waren auch noch andere Forschungsgruppen der TU Wien am Projekt beteiligt: Das Elektrochemie-Team von Prof. J\u00fcrgen Fleig (Chemische Technologien und Analytik) sowie das Atominstitut der TU Wien.<\/p>\n

Erst Spannung erzeugen, dann Ionen pumpen<\/h3>\n

\u201eUnsere Zelle besteht aus zwei verschiedenen Teilen \u2013 n\u00e4mlich aus einem oberen photoelektrischen und einen unteren elektrochemischen Teil\u201c, sagt Georg Brunauer. \u201eIn der oberen Schicht werden durch Beleuchtung freie Ladungstr\u00e4ger erzeugt, genau wie in einer gew\u00f6hnlichen Solarzelle.\u201c Die Elektronen werden allerdings sofort wegtransportiert und auf die untere Seite der elektrochemischen Zelle geleitet. Das f\u00fchrt dazu, dass Sauerstoffatome dort negativ aufgeladen werden und dann durch die untere Schicht der Zelle hindurchwandern k\u00f6nnen.<\/p>\n

\u201eDas ist der entscheidende photoelektrochemische Schritt, der in weiterer Folge dann die Grundlage f\u00fcr Wasserzerlegung und Wasserstoffproduktion sein soll\u201c, erkl\u00e4rt Brunauer. Die Vorstufe dazu \u2013 eine mit UV-Licht angetriebene Sauerstoff-Pumpe, funktioniert bereits und liefert bei 400\u00b0C eine Leerlaufspannung von bis zu 920 Millivolt.<\/p>\n

Die Arbeiten zur Photo-elektrochemischen Festoxidzelle wurden nun im Fachjournal \u201eAdvanced Functional Materials\u201c ver\u00f6ffentlicht. Damit ist die Forschung freilich noch nicht abgeschlossen: \u201eWeiterf\u00fchrende Arbeiten sind wichtig, um den Effekten ph\u00e4nomenologisch auf den Grund zu gehen und damit das Material noch weiter optimieren zu k\u00f6nnen\u201c, sagt Brunauer. Wenn die elektrische Leistung noch etwas gesteigert wird, l\u00e4sst sich mit der Zelle Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff aufspalten. \u201eDieses Ziel ist in Griffweite, jetzt wo wir bewiesen haben, dass das Grundprinzip funktioniert\u201c, sagt Georg Brunauer. Nicht nur zur Wasserstoffproduktion eignet sich das neue Konzept; man k\u00f6nnte auch CO2<\/sub> aufspalten und daraus CO in Hinblick f\u00fcr Kraftstoffsynthesen gewinnen.<\/p>\n

Patente und Firmengr\u00fcndung<\/h3>\n

Damit die neue Erfindung den Sprung vom Universit\u00e4tslabor in die Umsetzung eines Prototyps schafft, hatte Georg Brunauer unteranderem mit einem Industriepartner das Startup-Unternehmen NOVAPECC gegr\u00fcndet. Gemeinsam mit der TU Wien wurden Patente angemeldet, dabei wurde Brunauer vom Forschungs- und Transfersupport der TU Wien unterst\u00fctzt. Auch vom Inkubatorprogramm INiTS wurdr das Projekt unterst\u00fctzt. Gef\u00f6rdert wurde das Projekt au\u00dferdem durch ein Br\u00fcckenschlagprogramm der Forschungsf\u00f6rderungsgesellschaft FFG.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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