{"id":96246,"date":"2023-12-20T02:47:00","date_gmt":"2023-12-20T01:47:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/?p=96246"},"modified":"2023-12-19T09:48:03","modified_gmt":"2023-12-19T08:48:03","slug":"wasserstoff-durch-sonnenlicht","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/de\/wissenschaft\/wasserstoff-durch-sonnenlicht\/","title":{"rendered":"Wasserstoff durch Sonnenlicht"},"content":{"rendered":"\n

Forschende der Friedrich-Schiller-Universit\u00e4t Jena entwickeln nachhaltiges Katalysatorsystem, das Wasserstoff durch Lichtenergie erzeugt.<\/p>\n\n\n\n

Damit Wasserstoff mithilfe von Sonnenlicht nachhaltig produziert werden kann, braucht es nicht nur ein effizientes Katalysatorsystem \u2013 letztendlich muss dieses auch g\u00fcnstig, gut verf\u00fcgbar und ressourcenschonend sein. Forschende um die Chemikerin Prof. Dr. Kalina Peneva vom Institut f\u00fcr Organische Chemie und Makromolekulare Chemie der Friedrich-Schiller-Universit\u00e4t Jena<\/a> entwickelten nun ein nachhaltiges Katalysatorsystem, das Wasserstoff durch Lichtenergie erzeugt, meldet die Uni Jena am 13.12.2023. In ihrer Forschungsarbeit entwickelte die Gruppe Farbstoffe, die ohne Metalle auskommen, einfach herzustellen sind und die absorbierte Lichtenergie auf einen Katalysator \u00fcbertragen, der damit Wasserstoff produziert.<\/p>\n\n\n\n

Innovative Farbstoffmolek\u00fcle<\/h4>\n\n\n\n

\u201eGenauer gesagt absorbieren diese Farbstoffmolek\u00fcle Licht und wandeln dessen Energie in einen langlebigen angeregten Zustand innerhalb des Molek\u00fcls um\u201c, erkl\u00e4rt Peneva. Sie vergleicht diesen Vorgang mit der Fluoreszenz, wie man sie von Gegenst\u00e4nden oder Kleidungsst\u00fccken kennt, die unter Schwarzlicht hell leuchten. \u201eAllerdings geben unsere Farbstoffe die Energie nicht wieder als Licht ab\u201c, schr\u00e4nkt sie ein. \u201eStattdessen nutzen wir diese gespeicherte Energie, indem sie auf einen darauf abgestimmten Katalysator \u00fcbertragen wird. Dieser erzeugt dann Wasserstoff aus Wasser.\u201c<\/p>\n\n\n\n

Kosteng\u00fcnstige und umweltschonende Katalysatoren<\/h4>\n\n\n\n

Katalysatorsysteme, die mit Sonnenlicht Wasserstoff erzeugen, werden schon seit vielen Jahren entwickelt und erforscht, so auch im Sonderforschungsbereich CataLight en<\/a> der Deutschen Forschungsgemeinschaft, zu dem auch das Projekt von Kalina Peneva geh\u00f6rt. \u201eDas Besondere an unseren Farbstoff-Molek\u00fclen ist aber, dass sie ohne Metalle auskommen. Denn oftmals kommt in diesen Farbstoffen Ruthenium oder Osmium zum Einsatz \u2013 also Metalle, die rar und teuer sind. Und auch der von uns verwendete Katalysator nutzt anstelle von teuren Edelmetallen wie Platin oder Palladium deutlich g\u00fcnstigeres Kobalt\u201c, erkl\u00e4rt Peneva.<\/p>\n\n\n\n

Effizienz durch vereinfachte Synthese<\/h4>\n\n\n\n

Aber auch die Herstellung dieser nachhaltigen Farbstoffe ist vielversprechend: \u201eWas wir entwickelt haben, ist auch deshalb einzigartig, weil es eine einfache und effiziente Synthesemethode f\u00fcr diese Molek\u00fcle gibt, was die Skalierbarkeit des Prozesses enorm verbessert\u201c, f\u00fcgt die Chemikerin hinzu. \u201eWir bilden den Farbstoff durch eine einfache sogenannte Kondensationsreaktion. Und da der Farbstoff als Feststoff ausf\u00e4llt, k\u00f6nnen wir ihn einfach durch Filtration aus dem Reaktionsgemisch abtrennen\u201c, erg\u00e4nzt sie. \u201eDamit braucht es im Gegensatz zu vielen anderen Synthese-Ans\u00e4tzen keine teuren und aufw\u00e4ndigen Reinigungsschritte f\u00fcr das gew\u00fcnschte Produkt.\u201c<\/p>\n\n\n\n

Interdisziplin\u00e4re Zusammenarbeit<\/h4>\n\n\n\n

Das Forschungsteam arbeitete innerhalb der Universit\u00e4t Jena eng mit der Gruppe von Benjamin Dietzek-Ivan\u0161i? vom Institut f\u00fcr Physikalische Chemie zusammen und untersuchte systematisch verschiedene Varianten des Farbstoffs, um die optimale Konfiguration f\u00fcr die lichtgetriebene Katalyse zu finden. \u201eWir haben nicht nur die Farbstoffe entwickelt, sondern auch deren Wechselwirkung mit dem Katalysator im Detail untersucht\u201c, erkl\u00e4rt Prof. Peneva.<\/p>\n\n\n\n

Die Ergebnisse, die das Team im \u201eJournal of Materials Chemistry A<\/em><\/a>\u201c ver\u00f6ffentlichte, sind vielversprechend: \u201eObwohl wir nicht die h\u00f6chste Effizienz erreicht haben, sind die Ergebnisse sehr gut und zeigen vor allem ein gro\u00dfes Potenzial f\u00fcr praktische Anwendungen\u201c, stellt sie heraus. \u201eKonkret machen wir das an der Turnover-Number, kurz: TON, fest. Diese Kennzahl gibt an, welche Menge an Wasser durch eine bestimmte Menge des Katalysators umgewandelt werden kann, bevor dieser seine Aktivit\u00e4t verliert. Und die Kennzahl ist mit circa 4.000 auf einem guten Wert\u201c, erg\u00e4nzt sie.<\/p>\n\n\n\n

Sie und ihr Team \u00fcberlegen bereits, nun den Forschungstransfer mit m\u00f6glichen Industriepartnern anzugehen. \u201eOb es dazu kommt, dass wir dieses Katalysatorsystem im industriellen Ma\u00dfstab herzustellen versuchen, kann ich zum jetzigen Zeitpunkt noch nicht sagen\u201c, schr\u00e4nkt Kalina Peneva ein. \u201eAber es ist auf jeden Fall eine \u00dcberlegung, die wir anstellen.\u201c<\/p>\n\n\n\n