Forschende der Universitäten Ulm und Jena haben ein neuartiges Material entwickelt, das Sonnenenergie über mehrere Tage speichern und bei Bedarf in Form von Wasserstoff freisetzen kann – auch bei Dunkelheit. Das System funktioniert reversibel und lässt sich durch einfache pH-Wert-Änderung mehrfach neu laden. Die Ergebnisse wurden im Fachjournal Nature Communications veröffentlicht.
Das Material kombiniert photokatalytische und batterieähnliche Eigenschaften auf molekularer Ebene. Kernstück ist ein wasserlösliches, redox-aktives Copolymer, das als temporärer Energiespeicher dient. Es erreicht eine Ladeeffizienz von über 80 Prozent und hält den geladenen Zustand tagelang stabil. Bei Bedarf wird die gespeicherte Energie durch Zugabe einer Säure und eines Katalysators in Wasserstoff umgewandelt – ein Prozess, der unabhängig von Sonnenlicht abläuft und einen Wirkungsgrad von 72 Prozent erzielt.
Nach der Wasserstofffreisetzung kann das System durch Neutralisation des pH-Werts zurückgesetzt und erneut mit Licht beladen werden. Der Farbumschlag von Violett zu Gelb beim Entladen und zurück zu Violett beim Laden dient dabei als optisches Signal für den Ladezustand.
„Man kann sich das System wie eine molekulare Kombination aus Solarzelle und Batterie vorstellen“, erläutert Prof. Sven Rau von der Universität Ulm. Prof. Ulrich S. Schubert von der Friedrich-Schiller-Universität Jena betont die industrielle Perspektive: Solche Technologien könnten energieintensive Prozesse wie die klimaneutrale Stahlproduktion unterstützen, die auf verlässlichen grünen Wasserstoff angewiesen sind.
Das Verfahren vereint makromolekulare Polymerchemie und Photokatalyse und wurde im Rahmen des Sonderforschungsbereichs TRR/SFB 234 „CataLight“ entwickelt, den die Deutsche Forschungsgemeinschaft von 2023 bis 2026 mit mehr als zwölf Millionen Euro fördert. Beteiligt waren auch Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien in Jena.
Die Forschenden sehen in dem Ansatz einen vielversprechenden Baustein für kostengünstige, skalierbare solare Speicherlösungen und eine chemisch basierte, nachhaltige Energiewirtschaft.
Quelle Elvira Eberhardt
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