{"id":113000,"date":"2026-03-02T02:27:00","date_gmt":"2026-03-02T01:27:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/?p=113000"},"modified":"2026-03-01T10:58:30","modified_gmt":"2026-03-01T09:58:30","slug":"solarbatterie-liefert-auf-knopfdruck-wasserstoff-aus-sonnenenergie","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/de\/wissenschaft\/solarbatterie-liefert-auf-knopfdruck-wasserstoff-aus-sonnenenergie\/","title":{"rendered":"\u201eSolarbatterie\u201c liefert auf Knopfdruck Wasserstoff aus Sonnenenergie"},"content":{"rendered":"\n

Energie aus Sonnenlicht speichern und noch Tage sp\u00e4ter in Wasserstoff umwandeln, das kann ein neues Material, das Forschende aus Ulm und Jena gemeinsam entwickelt haben \u2013 und das auch bei Dunkelheit. <\/p>\n\n\n\n

Der Prozess ist reversibel und kann \u00fcber einen pH-Schalter mehrfach reaktiviert werden. Ver\u00f6ffentlicht wurden die Ergebnisse im Fachjournal Nature Communications<\/a>.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Gr\u00fcner Wasserstoff ist einer der wichtigsten Pfeiler der Energiewende. Hergestellt wird er mit Hilfe photokatalytischer Verfahren aus Sonnenlicht. Mittlerweile gibt es zwar eine Vielzahl an Technologien zur Umwandlung und Speicherung von Solarenergie in chemische Energie. Doch nun ist es erstmals gelungen, ein Material zu entwickeln, das die Energie des Sonnenlichts \u00fcber mehrere Tage zu speichern und schlie\u00dflich \u201eauf Knopfdruck\u201c in Form von Wasserstoff abgeben kann. \u201eMan kann sich das vorstellen wie eine Kombination aus Solarzelle und Batterie auf molekularer Ebene\u201c, erkl\u00e4rt Professor Sven Rau<\/a>, der an der Universit\u00e4t Ulm das Institut f\u00fcr Anorganische Chemie I leitet.<\/p>\n\n\n\n

Als Material zur tempor\u00e4ren Energie- beziehungsweise Elektronenspeicherung wird ein wasserl\u00f6sliches, Redox-aktives Copolymer eingesetzt. Copolymere sind Makromolek\u00fcle, die aus unterschiedlichen organischen Bausteinen bestehen. Sie bilden ein stabiles Ger\u00fcst und wurden mit funktionellen Einheiten ausger\u00fcstet, die bestimmte chemisch-physikalische Eigenschaften mitbringen \u2013 in diesem Fall eine starke Redox-Aktivit\u00e4t. Das von den Ulmer und Jenaer Forschenden entwickelte System erreicht eine Ladeeffizienz von \u00fcber 80 Prozent und h\u00e4lt diesen Zustand mehrere Tage lang. \u201eBei Bedarf rufen wir die chemische Energie in Form von Wasserstoff wieder ab. Daf\u00fcr werden die gespeicherten Elektronen gezielt wieder genutzt\u201c, so Professor Ulrich S. Schubert<\/a>, Leiter des Instituts f\u00fcr Organische Chemie und Makromolekulare Chemie der Friedrich-Schiller-Universit\u00e4t Jena, der mit Rau zusammen die Studie koordiniert hat. Durch Zugabe einer S\u00e4ure und eines Wasserstoffentwicklungs-Katalysators werden die im Polymer gespeicherten Elektronen mit Protonen kombiniert \u2013 mit diesem Verfahren entsteht Wasserstoff \u201eOn Demand\u201c. Der Wirkungsgrad ist erstaunlich hoch und liegt bei 72 Prozent. Ebenfalls sehr vorteilhaft: Dieser Prozess l\u00e4uft auch im Dunkeln ab, ist also unabh\u00e4ngig davon, ob die Sonne scheint.<\/p>\n\n\n

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Katalysel\u00f6sungen mit lumineszierendem Ruthenium-Farbstoff, die im Reaktor mit sichtbarem Licht bestrahlt werden (Foto: Elvira Eberhardt \/ Uni Ulm)<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Neustart des Systems mit pH-Schalter  <\/strong>
Wird die L\u00f6sung anschlie\u00dfend neutralisiert, kann das System erneut belichtet und aufgeladen werden. \u201eDenn die Polymer-basierten Redoxreaktionen sind reversibel und erm\u00f6glichen mehrere Lade-, Lager- und Katalyse-Zyklen. Der Vorteil des Verfahrens: Das Polymer muss nicht erst aufw\u00e4ndig isoliert werden. F\u00fcr ein Reset des Systems muss einfach der pH-Wert des Systems ver\u00e4ndert werden\u201c, erl\u00e4utern die beiden Erstautoren der Studie Marco Hartkorn (Uni Ulm) und Dr. Robin Kampes (FSU Jena). Der pH-Schalter hat nicht nur eine praktische, sondern auch eine sch\u00f6ne Seite: Mit der Entladung in Gegenwart der S\u00e4ure kommt es zu einem Farbumschlag von violett zu gelb, wird danach wieder mittels Licht beladen, wird das Gelb zu Violett und die Batterie ist wieder \u201escharf\u201c geschaltet.<\/p>\n\n\n\n

Neue Wege mit einer industriellen Perspektive <\/strong>
\u201eWissenschaftlich bedeutsam ist das Projekt au\u00dferdem, weil es ganz unterschiedliche Konzepte aus der Chemie kombiniert, die ansonsten wenig Ber\u00fchrungspunkte haben: n\u00e4mlich die makromolekulare Polymer-Chemie und die Photokatalyse\u201c, sagt Professor Sven Rau. Die Forscher und Forscherinnen sind fest davon \u00fcberzeugt, dass solche Methoden zur sogenannten \u201eOn Demand\u201c-Wasserstoffentwicklung auch f\u00fcr energieintensive industrielle Prozesse genutzt werden k\u00f6nnten \u2013 beispielsweise f\u00fcr die klimaneutrale Stahlproduktion, die auf eine verl\u00e4ssliche Versorgung mit gr\u00fcnem Wasserstoff angewiesen ist. \u201eDie Ergebnisse er\u00f6ffnen neue Perspektiven f\u00fcr kosteng\u00fcnstige, skalierbare solare Speichertechnologien \u2013 und liefern einen wichtigen Baustein auf dem Weg zu einer nachhaltigen, chemisch basierten Energiewirtschaft\u201c, hebt Professor Ulrich Schubert hervor. Realisiert wurde das Projekt, an dem auch Forschende des Leibniz-Instituts f\u00fcr Photonische Technologien in Jena beteiligt waren, im Rahmen des gemeinsamen Sonderforschungsbereich TRR\/SFB 234 \u201eCataLight\u201c <\/a>der Universit\u00e4ten Ulm und Jena.<\/p>\n\n\n\n

\u00dcber den <\/strong>Transregio-Sonderforschungsbereich 234 CataLight<\/strong><\/a>
Der gemeinsame Transregio-SFB \u201eLichtgetriebene molekulare Katalysatoren in hierarchisch strukturierten Materialien \u2013 Synthese und mechanistische Studien\u201c \u2013 kurz CataLight \u2013 der Universit\u00e4t Ulm und der Friedrich-Schiller-Universit\u00e4t Jena widmet sich innovativen und nachhaltigen Methoden der Photokatalyse. Dabei geht es zentral um die Umwandlung von Sonnenenergie in chemische Energie beziehungsweise um die Herstellung von \u201egr\u00fcnem\u201c Wasserstoff aus Sonnenlicht. Projektpartner von CataLight sind die Universit\u00e4t Wien, die Johannes Gutenberg Universit\u00e4t Mainz, das Max-Planck-Institut f\u00fcr Polymerforschung in Mainz sowie das Leibniz-Institut f\u00fcr Photonische Technologien e. V. in Jena. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft f\u00f6rdert den Verbund im Zeitraum 2023 bis 2026 mit mehr als zw\u00f6lf Millionen Euro.<\/p>\n\n\n\n