Optische Fasern produzieren solaren Treibstoff

Britische Wissenschaftler machen via Mikroreaktoren aus Wasser mit Sonnenlicht Wasserstoff

Forscher der University of Southampton haben mikrostrukturierte optische Fasern so verändert, dass sie unter dem Einfluss von Sonnenlicht Wasser in Wasser- und Sauerstoff aufspalten. Es sind praktisch Mikroreaktoren, die solaren Brennstoff erzeugen, der beispielsweise in Brennstoffzellen zur Erzeugung von Strom und Wärme genutzt werden kann.

Ähnlich wie Lichtwellenleiter

Mikrostrukturierte optische Fasern (MOF) ähneln den Lichtwellenleitern, die Daten in Form von Licht übertragen. MOFs sind ebenfalls Lichtleiter, doch sie besitzen in ihrem Inneren sehr filigrane und regelmäßig angeordnete Strukturen aus Glas und Luft. Diese ermöglichen völlig neue Anwendungen. Sie wandeln farbiges in weißes Licht um und lassen sich als hochempfindliche optische Sensoren nutzen, die geringste Spuren von Substanzen nachweisen, die für Medizin und Umwelt von Bedeutung sind. Jetzt können sie auch Wasserstoff erzeugen.

Das Team unter der Leitung von Chemiker Matthew Potter beschichtete die MOFs mit Titandioxid, das mit Palladium-Nanopartikeln dotiert wurde. Deren Menge ist so gering, dass die Zusatzkosten kaum ins Gewicht fallen. Die Beschichtung fängt die Energie des sichtbaren Sonnenlichts ein und wirkt gleichzeitig als Katalysator für die Wasserspaltung. MOFs haben die Forscher im Optoelectronics Research Centre hergestellt. Sie nutzten reines Silicatglas, dem sie eine spezielle innere Struktur verpassten, um die Wasserstoffproduktion zu optimieren.

Ziel ist CO2-Verwertung

„Die Fähigkeit, durch Licht aktivierte chemische Prozesse mit der exzellenten Lichtleitfähigkeit von MOFs zu kombinieren, hat ein hohes Potenzial. Unser einzigartiger Fotoreaktor zeigt deutliche Verbesserungen gegenüber anderen Systemen, die Sonnenlicht zur Wasserspaltung nutzen“, so Potter. Die Entwicklung sei ein ideales Beispiel für eine grüne Technik des 21. Jahrhunderts. Im nächsten Schritt wollen die Forscher einen fotokatalytischen Weg finden, um den erzeugten Wasserstoff mit CO2 in Synthesegas umzuwandeln. Dieses lässt sich als chemischer Rohstoff oder als Ausgangsmaterial für umweltverträgliche Treib- und Brennstoffe nutzen. Ziel ist ganz allgemein eine umweltverträgliche chemische Produktion.

• Artikel: Combining Photocatalysis and Optical Fiber Technology toward Improved Microreactor Design for Hydrogen Generation with Metallic Nanoparticles (10.1021/acsphotonics.9b01577)

Quelle

Der Bericht wurde von
der Redaktion „pressetext.com“
(Wolfgang Kempkens) 2020 verfasst
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