Weltweit arbeiten Forschende an effizienteren Methoden zur Produktion von grünem Wasserstoff, der entscheidend dazu beitragen könnte, den Verbrauch fossiler Rohstoffe zu reduzieren. Ein Forschungsteam der Universität Tübingen hat nun eine Solarzelle entwickelt, welche die dezentrale Herstellung von Grünem Wasserstoff mit einem sehr hohen Wirkungsgrad ermöglicht und das Potential für Anwendungen im industriellen Maßstab hat.
Bereits existierende Technologien zur Herstellung Wasserstoff mit erneuerbaren Energien, so genanntem Grünen Wasserstoff, sind für eine breitere Anwendung oftmals noch zu ineffizient oder zu teuer. Bei der solaren Wasserspaltung, häufig auch als künstliche Photosynthese bezeichnet, wird Wasserstoff mit Solarenergie hergestellt. Ein Team von Forschenden um Dr. Matthias May vom Institut für Physikalische und Theoretische Chemie der Universität Tübingen hat nun eine Solarzelle vorgestellt, die integraler Bestandteil der photoelektrochemischen Apparatur ist und direkt mit den Katalysatoren für die Wasserspaltung zusammenarbeitet. Daher ist ein zusätzlicher externer Stromkreis, wie etwa bei einem Photovoltaik-Solarpanel, nicht mehr nötig.
Die Effizienz der solaren Wasserspaltung wird in Form des sogenannten Wirkungsgrades gemessen. Dieser zeigt an, wieviel Prozent der Energie des Sonnenlichts in nutzbare Energie des Wasserstoffs umgewandelt werden. Die Entwicklung aus Tübingen stellt mit einem Wirkungsgrad von 18 Prozent den zweithöchsten je gemessenen Wert für die direkte solare Wasserspaltung dar und belegt den ersten Platz, wenn man die Fläche der Solarzelle berücksichtigt. Die Technologie erfordert keine leistungsstarke Anbindung an das Elektrizitätsnetz, wodurch auch dauerhafte kleinere Insellösungen zur Energieversorgung denkbar seien.
Die Forschung in Tübingen ist eingebettet in das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderte Verbundprojekt H2Demo, an dem unter anderem das Fraunhofer Institut für Solare Energiesystem (ISE) beteiligt ist. Die nächsten Schritte sollen die Verbesserung der Langzeitstabilität, den Transfer auf ein kostengünstigeres Materialsystem auf Siliziumbasis und die Skalierung auf größere Flächen umfassen. Ausgründungen an anderen Universitäten zur Herstellung von Grünem Wasserstoff mit deutlich geringeren Wirkungsgraden zeigen zudem, dass die neue Technologie kommerzialisierbar ist.
