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16.07.2018

Goldene Sterne ersetzen bald gängige Solarbatterien

Wissenschaftler erzeugen künftig Wasserstoff effektiv mit Sonnenlicht.

Winzige Sternchen aus Gold, beschichtet mit dem Halbleiter Titandioxid, können Wasser mithilfe von Sonnenlicht in Wasser- und Sauerstoff aufspalten. Ersterer lässt sich relativ leicht lagern, sodass er genutzt werden kann, um beispielsweise Strom zu erzeugen, wenn die Sonne nicht scheint. Möglicherweise ist diese Form der Speicherung von Solarenergie günstiger als der Einsatz von Solarzellen und Batterien, wie Materialwissenschaftlerin Laura Fabris und Biochemiker Fuat Celik von der Rutgers University sagen.

Ausbeute viermal so groß wie bisher
"Statt ultraviolettes Licht zu nutzen, wie es allgemeine Praxis ist, regen in unserem Fall sichtbares und infrarotes Licht Elektronen im goldenen Stern energetisch an", sagt Fabris. "Diese Elektronen wandern sehr effektiv in den Halbleiter, der die Spaltung des Wassers katalysiert." Die Ausbeute an Wasserstoff sei viermal so groß, verglichen mit herkömmlichen Methoden, Wasser mit Sonnenlicht zu spalten. In vielen Fällen wird dabei ebenfalls Titandioxid eingesetzt. Da dieses jedoch nur ultraviolettes Licht nutzen kann, ist der Ertrag viel geringer.

Die Forscher testeten ihre beschichteten Goldpartikel sorgfältig im Labor. Sie untersuchten die Mengen an Wasserstoff, die erzeugt wurden, wenn sie die Sternchen ultraviolettem, sichtbarem und infrarotem Licht aussetzten. Das Ergebnis: Elektronen im Metall wurden aufgrund von sichtbarem und infrarotem Licht effektiv auf ein höheres Energieniveau gehievt, sodass sie im Titandioxid ihre wasserspaltenden Aktivitäten entfalten konnten.

Wertstoffe aus Kohlendioxid möglich
Die Herstellung der beschichteten Sternchen benötigt wenig Energie, weil der Prozess bei niedrigen Temperaturen abläuft. "Unsere Ergebnisse sind sowohl von der Materialseite als auch von der katalytischen Wirkung betrachtet, wirklich aufregend", so Fabris. Sie ist davon überzeugt, dass diese Technik noch mehr kann, als Wasser zu spalten. "Wenn wir besser verstehen, was genau in den Materialien passiert, wenn sie Sonnenlicht ausgesetzt sind, können wir die Werkstoffe so designen, dass auch andere Anwendungen möglich sind." Möglicherweise lasse sich sogar das Klimagas Kohlendioxid in einen Wertstoff verwandeln.

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Quelle    pressetext.redaktion | Wolfgang Kempkens 2018

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