Verbessertes Verfahren zur Gewinnung von Wasserstoff an der UNSW entwickelt

Eine weitere visionäre wissenschaftliche Vorhersage von Jules Verne nähert sich in einem Labor der University of New South Wales (UNSW) in Sydney ihrer Verwirklichung. 1874 schrieb Verne in „Die geheimnisvolle Insel“, dass Wasser die Kohle der Zukunft sein würde. Er blickte in eine Zukunft, in der die Menschheit die Vorräte an einmaligen fossilen Energieträgern erschöpft hat und damit gezwungen ist, sich wirklich nachhaltigen – und damit ewigen – Energiequellen zuzuwenden.

Es gab bereits viel Aufsehen um Wasserstoff als Energiequelle – verschmutzungsfreie Transportmittel und saubere Luft werden allein durch die Verbrennung sauberen Wasserstoffs erreicht, bei der das einzige Verbrennungsprodukt Dampf ist. Aber woher kommt dieser Wasserstoff?

Der überwiegende Teil von Wasserstoff wird aus natürlichen Gasen gewonnen, durch einen Prozess, der Dampfreformierung genannt wird. Dabei werden Methan und Wasserdampf zusammen erhitzt, um Wasserstoff und Kohlenstoffdioxid zu produzieren. Dies ist die zur Zeit dominierende Technologie, da sie den billigsten Wasserstoff produziert. Das Verfahren lässt jedoch zwei Probleme außer Acht: natürliches Gas ist ein endlicher Rohstoff, der eines Tages aufgebraucht sein wird, und das unerwünschte Kohlenstoffdioxid ist eine der Hauptursachen für die Erderwärmung.

Eine elegante Lösung ist es, wie Verne anmerkte, Wasserstoff aus Energiequellen zu gewinnen, die eine Alternative zu fossilen Brennstoffen darstellen. Dies schließt jene Energie mit ein, die benötigt wird, um Wasserstoff von den Atomen zu trennen, mit denen es verbunden ist. Und die einzige permanente Energiequelle ist die Sonne.

Aus diesem Grund arbeiten die Professoren Chris Sorrell und Janusz Nowotny daran, den effizientesten Weg zu finden, um Wasser, das einzige reichlich vorhandene und geeignete Ausgangsmaterial, unter Verwendung von Sonnenenergie in Wasserstoff und Sauerstoff zu spalten. Sie werden in ihrer Arbeit am UNSW-Zentrum für Materialforschung bei Energieumwandlung von Dr. Tad Bak und sechs Doktoranden unterstützt. Das UNSW Team ist das einzige in Australien, dass an der fotobiologischen Spaltung von Wasser in seine zwei Gase arbeitet.

Nachdem sie viele fotoelektrische Verbindungen (Verbindungen, die unter Lichteinstrahlung elektrisches Verhalten zeigen) untersucht haben, entschieden sich die UNSW Forscher für Titandioxid, denn es hat die richtigen elektrischen Eigenschaften und ist am widerstandsfähigsten gegenüber Korrosion durch das Wasser. Die Tatsache, dass Australien große Titandioxid-Vorkommen (Rutil) hat, wirkte sich bei der Entscheidung auch nicht gerade abschreckend aus.

„Titandioxid kommt einem Kartenjoker gleich,“ erklärt Professor Sorrell. „Es kann für eine außergewöhnliche Bandbreite von Dingen eingesetzt werden – vom Abtöten von Bakterien bis zur Spaltung von Wasser – aber es ist nicht immer so effizient, wie wir es gern hätten. Handelsübliches Titandioxid hat eine relativ niedrige Effizienz bei der Ausnutzung von Sonnenenergie für die Wasserspaltung. Wir haben jetzt herausgefunden, wie die Effizienz von handelsüblichem Titandioxid um einen Faktor von 10 bis 50 erhöht werden kann. Diese Erfolge, die kürzlich patentiert wurden, haben erhebliches Interesse von Seiten der Industrie mit sich gebracht, was andeutet, dass wir den Keim einer völlig neuen Energietechnologie vor uns haben könnten.“

„Wenn wir die Effizienz dieser Reaktion über 10 Prozent anheben können, ist unser Prozess, der US Environmental Protection Agency zufolge, wirtschaftlich entwicklungsfähig. Natürlich gehört noch einiges mehr zu einer gereiften Technologie, aber wir, und vielleicht noch tausende andere auf dieser Welt, arbeiten daran,“ so Professor Sorrell.