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Eine bahnbrechende Methode nutzt Sonnenenergie, um grünen Wasserstoff aus Wasser herzustellen

Gibt es etwas, was die mächtige Sonne nicht kann?

Nanotechnologie und abstrakte Graphenstrukturen. Olemedia/iStock

Ein Forscherteam der University of Strathclyde hat behauptet, dass Solarenergie für die großtechnische Erzeugung von Wasserstoffenergie genutzt werden kann. Obwohl Wasserstoff eine der saubersten Energiequellen ist, stammt der größte Teil des von uns produzierten Wasserstoffs auch heute noch ausfossile Brennstoffe Ein schockierender Bericht des US-Energieministeriums enthüllt, dass Erdgasanlagen Quellen von 95 Prozent des Wasserstoffs im Land hergestellt.

Infolge dieser mit fossilen Brennstoffen betriebenen Wasserstoffproduktion werden Treibhausgase in großen Mengen in die Atmosphäre freigesetzt. Diese Gase verschlimmern die Klimakrise, die unser Planet derzeit durchmacht. Dies jedoch kann verhindert werden wenn wir einen umweltfreundlichen und nachhaltigen Weg finden, Wasserstoff zu produzieren.

Die Wissenschaftler der University of Strathclyde haben eine solche Methode vorgeschlagen in ihre jüngste Studie veröffentlicht in Angewandte Chemie, eine Wissenschaftszeitschrift der Gesellschaft Deutscher Chemiker.

Der praktische Ansatz zur Herstellung von grünem Wasserstoffbrennstoff

Spaltung eines Wassermoleküls in Gegenwart von Iridium. Quelle: Angewandte Chemie Internationale Ausgabe

Die Produktion von grüner Wasserstoff aus Wasser erfordert ein Material, das den Abbau von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff durch Licht auslösen könnte. Ein solches Material wird als Photokatalysator bezeichnet. Wissenschaftler haben Opferelektronendonoren für die Wasserstoffproduktion in vielen früheren Experimenten.

Obwohl diese Mittel die Wasserstoffausbeute erhöhen könnten, indem sie die Rekombinationstendenz von Elektronen und Löchern verringern, könnten sie nicht für die großtechnische Erzeugung von Wasserstoffbrennstoffen eingesetzt werden. Der Forscher an der University of Strathclyde behauptet, dass speicherbarer Wasserstoff in großen Mengen produziert werden kanndurch Photokatalyse von Wasser in Gegenwart von Sonnenlicht unter Verwendung eines partikulären konjugierten Polymers, das einen Metallkatalysator wie Iridium enthält.

Auf die Frage nach der Bedeutung des konjugierten Polymers sagte der leitende Forscher Sebastian Sprick Interessante Technik | wissenschaft-x.com, „Konjugierte Polymere beladen mit Materialien wie Iridium haben aufgrund ihrer Abstimmbarkeit durch chemische Synthese ein erhebliches Potenzial, was ein besseres Materialdesign in der Zukunft ermöglicht.“ Da Iridium jedoch ein seltenes Material ist, fügt Sprick weiter hinzu, „wird sich die Forschung konzentrierennun daran, diese Seltenmetallkatalysatoren zu ersetzen, um eine Aufskalierung von Materialien zu ermöglichen, um die Wasserstoffproduktion in großem Maßstab effizient anzugehen.

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Einige frühere Studien haben dies bestätigtdie größte Herausforderung in der Produktion von grünem Wasserstoff ist es, die Verfügbarkeit einer riesigen erneuerbaren Energiequelle sicherzustellen. Da Solarenergie sowohl eine leicht zugängliche als auch erneuerbare Energiequelle ist und auf der Erde in reichlicher Menge verfügbar ist, zeigen Sprick und sein Forscherteamdass sich die photokatalytische Wasserspaltung unter dem Einfluss von Sonnenlicht als am effizientesten erweisen kann und sauberster Weg zur Herstellung von grünem Wasserstoff im großen Maßstab.

Zum Beispiel ist die Menge an Sonnenenergie, die die Erde in einer Stunde erreicht, mehr als genug um den globalen Strombedarf für ein ganzes Jahr zu decken. Eine Forschungsarbeit, die letztes Jahr in veröffentlicht wurdeNatur hebt auch hervor, dass die durch Sonnenenergie unterstützte Photokatalyse eine ist hocheffizient und budgetfreundlich Technik zur Herstellung von Wasserstoff.

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Laut Sprick „kann der beschriebene Photokatalysator durch energetisch ungünstige Prozesse auf Sonnenenergie zurückgreifen, um aus Wasser einen speicherbaren Energieträger in Form von Wasserstoff zu erzeugen. Der Wasserstoff kann dann in einer Brennstoffzelle nur mit Wasser sauber in Strom umgewandelt werdenNebenprodukt."

Ist grüner Wasserstoff die Zukunft?

Wasserstoff, der durch solare Photokatalyse unter Verwendung von konjugiertem Polymer hergestellt wird, führt nicht zu Kohlenstoffemissionen. Außerdem werden keine Treibhausgase freigesetzt, wenn dieser Wasserstoff in eine Wasserstoffbrennstoffzelle umgewandelt wird. Daher fast sauber und Erzeugung von grünem Wasserstoff kann mit dieser Methode erreicht werden.

Ein Bericht der Internationalen Energieagentur, grüner Wasserstoff hat ein hervorragendes Potenzial, da er unsere Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen erheblich verringern kann und den globalen CO2-Fußabdruck senken. Branchen wie Schifffahrt, Erdölraffination, Transport, und Luft- und Raumfahrt, die derzeit aufgrund traditioneller Kraftstoffe viel Umweltverschmutzung verursachen, können durch die Verwendung von grünem Wasserstoff nahezu umweltfreundlich werden.

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Letztes Jahr die Ankündigung der britischen Regierung dass sie bis 2030 anstreben, genug Wasserstoffkraftstoff zu produzieren, um den Energiebedarf von drei Millionen Haushalten zu decken. Das nationale Stromnetz des Landes entwickelt sich ebenfalls. ein auf Wasserstoff basierendes Netzwerk um sauberen Strom zu produzieren. Die französische Regierung tätigt enorme Investitionen, um ihre Produktion von grünem Wasserstoff zu steigern. Ein Marktbericht zeigt, dass Frankreich dies tun wird investieren 7,28 Milliarden US-Dollar 7 Milliarden Euro bis Ende dieses Jahrzehnts, um seine Ziele für grünen Wasserstoff zu erreichen.

Viele Nationen und Unternehmen haben erkannt, dass grüner Wasserstoff der Kraftstoff der Zukunft ist. Er ist umweltfreundlich, effizient und kann es uns ermöglichen, unsere Bemühungen um eine Umkehrung des Klimawandels zu beschleunigen. Die Forscher der University of Strathclyde vermuten jedoch, dass dies der Fall istnoch viele Herausforderungen auf dem Weg von nachhaltige Produktion von grünem Wasserstoff, und sie arbeiten an diesen Herausforderungen.

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