06:14 27 Oktober 2020
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    Wasserstoff aus Süß-, Salz- und verschmutztem Wasser – das verspricht ein neuartiges 2D-Material, das russische und tschechische Forscher gemeinsam entwickelt haben. Es kann zwar nicht mit Solarzellen und Elektrolyseuren mithalten, braucht für die Funktion allerdings auch nur Sonnenlicht und könnte als Oberflächenmaterial Verwendung finden.

    Forscher der Tomsker Polytechnischen Universität, der Prager chemischen und technologischen Universität sowie der Jan-Purkine-Universität haben ein 2D-Material entwickelt, das unter Verwendung von Infrarotlicht Wasserstoff aus Süß-, Salz- sowie verschmutztem Wasser gewinnen kann.

    Das Material besteht aus einer dünnen Goldschicht, auf der eine unter zehn Nanometer dicke Platinschicht aufliegt. Als dritte Schicht ist darauf die eigentliche Membran aufgetragen, an der das Wasser gespalten wird und die aus metallorganischen Gerüsten aus Chromverbindungen und organischen Molekülen besteht.

    „Die Membran verfügt über nanogroße Poren. Deswegen kommen Wassermoleküle durch sie hindurch, gröbere Verunreinigungen dagegen nicht“, erklärt Olga Guselnikowa gegenüber Sputnik die Selektivität des Materials. Guselnikowa ist eine der Forscherinnen und zugleich auch Hauptautorin eines Artikels zum Material, der in der Fachzeitschrift „ACS Applied Materials & Interfaces“ erschienen ist.

    Die Funktionsweise: „Heiße“ oder hochenergetische Elektronen werden unter Lichteinwirkung an der Goldoberfläche erzeugt und wandern weiter in die Platinschicht. Dringen sie bis zur Membran vor, dienen sie dort zur Spaltung des Wassers und sorgen für eine Freisetzung von Wasserstoff.

    Im Vergleich zu Photovoltaik mit Elektrolyse sei das Verfahren zwar weniger effektiv, betont  Guselnikowa. Dafür müsse aber auch keine Energie von außen zugeführt werden wie im Fall der Elektrolyse, sondern das Material und das einfallende Sonnenlicht allein reichen für die Wasserstofferzeugung aus. 

    Bislang sollen konkrete Anwendungen noch fehlen, künftig könnte das Material aber etwa Außenschichten von Gebäuden und anderen Objekten prägen und laufend Wasserstoff aus Regen- oder Meerwasser erzeugen. Ebenfalls geplant ist eine Erhöhung des Wirkungsspektrums. „Das Material weist auch jetzt schon eine gewisse Absorption im sichtbaren Bereich auf, allerdings ist hier die Effektivität etwas niedriger als im Infrarotbereich. Nach der Optimierung wird das Material 93 Prozent des Sonnenlicht-Spektrums nutzen“, merkt Guselnikowa an.

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    Tags:
    Tschechien, Russland, Wasserstoff