Künstliches Blatt liefert günstige Energie

Künstliches Blatt soll günstige Energie liefern. Es ist so klein wie eine Spielkarte und braucht nicht mehr als Wasser und Sonnenlicht, um Energie zu produzieren: Forscher haben ein künstliches Blatt entwickelt, das künftig als Stromlieferant für Haushalte dienen könnte. Pflanzen brauchen kaum mehr als Sonnenlicht, Wasser und Kohlendioxid, um Energie zu gewinnen und zu wachsen. Mit Hilfe der Lichtenergie treiben sie die Photosynthese an – eine chemische Reaktion, bei der sie unter anderem Wasser aufspalten und bestimmte Zuckermoleküle als Energiespeicher aufbauen.


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Forscher versuchen, diese Art der Energiegewinnung auf technischem Weg nachzubauen. Daniel Nocera vom Massachusetts Institute of Technology in Cambridge (US-Bundesstaat Massachusetts) hat auf der Frühjahrskonferenz der American Chemical Society ein künstliches Blatt vorgestellt, das den in Pflanzen ablaufenden Prozess nachahmt. Es nutzt Lichtenergie, um Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff zu spalten. Der Wassertoff kann dann in einer Brennstoffzelle gespeichert werden und als Energieträger dienen.
Das künstliche Blatt besteht aus Silizium, der nötigen Elektrik sowie Katalysatoren – Metallverbindungen, die die erwünschten chemischen Reaktionen beschleunigen. Das Blatt ist nach Angaben von Nocera nicht größer als eine Spielkarte. Man müsse es nur in einen Behälter mit einigen Litern Wasser legen und ihn in die Sonne stellen – schon produziere das Blatt sämtliche Energie, die ein Haushalt in einem Entwicklungsland braucht. Notwendig wäre zusätzlich ein Brennstoffzelle als Speicher. Sie könnte dann auch in der Dunkelheit Strom liefern und würde obendrein als Nebenprodukt Wasser herstellen, das durch die Reaktion zwischen Wasserstoff und Sauerstoff entsteht.

Die verwendeten Katalysatoren basieren auf Nickel und Kobalt, also vergleichsweise günstigen Materialien. 2008 stellte Nocera zusammen mit seinem Kollegen Matthew Kanan das Katalysator-Prinzip im Fachmagazin “Science” vor – die Studie galt als Durchbruch. Zwar hatte der US-Forscher John Turner bereits vor mehr als zehn Jahren ein künstliches Blatt entwickelt, doch es funktionierte nur mit einem auf Platin basierenden Katalysator. Für eine breite Anwendung war es damit viel zu teuer. Zudem war dieser Prototyp viel zu instabil: Bereits nach weniger als einem Tag war das künstliche Blatt nicht mehr brauchbar.
Nocera gibt an, dass das neu entwickelte System mindestens 45 Stunden am Stück arbeiten kann, ohne dass seine Leistung nachlässt und insgesamt deutlich stabiler ist. Momentan sei es zehnmal so effektiv bei der Photosynthese wie ein echtes Blatt – und dieser Wert lasse sich möglicherweise noch steigern.

Auch vermarkten will Nocera das Blatt – er hat zu diesem Zweck bereits ein Unternehmen gegründet. Auf dem Chemiker-Kongress betonte der Forscher, dass das künstliche Blatt insbesondere für die Energieversorgung in Entwicklungs- und Schwellenländern interessant sei. Jedes Haus könne ein kleines, eigenständiges Kraftwerk besitzen. Ob das jetzt präsentierte künstliche Blatt tatsächlich in großem Maßstab günstig genug herzustellen ist, muss sich allerdings noch zeigen.

via: http://www.spiegel.de/wissenschaft

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