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17.12.2016

Polymer für "künstliche Photosynthese" entwickelt

Teilschritt auf dem Weg hin zu unabhängigen solaren Energiespeichern

Forscher der Universität München (LMU) haben in Zusammenarbeit mit Kollegen vom Max-Planck-Institut für Festkörperforschung in Stuttgart auf Basis eines graphitähnlichen Kohlenstoffnitrides ein Polymer entwickelt, das einen wichtigen Teilschritt der "künstlichen Photosynthese" bedeutet. Das neuartige Material bietet sich insbesondere als Speichermedium für Sonnenenergie an.

Ultralanglebige Radikale

Beim neuen Stoff handelt es sich um ein Kohlenstoffnitrid-Polymer, das Elektronen speichert, die durch Licht in Gegenwart eines Elektronendonors erzeugt wurden, und kann sie nach Bedarf wieder abgeben. Es lassen sich auf diese Weise die Prozesse der künstlichen Photosynthese entkoppeln.

Wie in der Natur wird zunächst Lichtenergie aufgenommen. Die durch Licht und einen Elektronendonor generierten Elektronen werden im Material in Form ultralanglebiger Radikale gespeichert, die durch eine intensive Blaufärbung erkennbar sind. Die im Licht gebildeten Elektronen werden dann - durch Zugabe eines Co-Katalysators - nach Bedarf freigesetzt und für die Produktion von Wasserstoff verwendet.

Günstig und leicht herstellbar

Durch die zeitverzögerte Freisetzung der Elektronen ist die Wasserstoffproduktion unabhängig von der direkten Sonneneinstrahlung und kann sogar im Dunkeln stattfinden. "Beide Prozesse - die Photoreduktion in der Lichtphase und die katalytische Umsetzung zu Wasserstoff in der Dunkelphase - finden im selben Material statt. Das ist ein großer Vorteil gegenüber bisherigen Ansätzen, in denen sich die Bildung und der Verbrauch der Ladungsträger nicht entkoppeln lassen oder - wie in der Natur - eine komplexe Elektronentransportkette durchlaufen werden muss, um Energie in Form der Moleküle NADPH und ATP zu speichern", sagt Forscherin Bettina Lotsch. Das verwendete Polymer ist zudem preiswert und einfach in der Herstellung.

"Unser System kann Sonnenenergie speichern und zeitverzögert freisetzen", so Filip Podjaski, der Doktorand in der Arbeitsgruppe von Lotsch ist. Die LMU- und Max-Planck-Chemiker hoffen, dass sich so solare Energiespeicher entwickeln lassen, die entkoppelt von der Verfügbarkeit der Sonneneinstrahlung Energie in Form von solaren Brennstoffen nach Bedarf abgeben.             

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Quelle   pressetext.redaktion 2016Florian Fügemann 2016

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