Linköping – Forscher der Universität Linköping in Schweden haben einen bedeutenden Fortschritt in der Produktion von grünem Wasserstoff erzielt. Durch die Entwicklung eines neuen Materials, das aus drei speziellen Schichten besteht, konnte die Effizienz der photochemischen Wasserspaltung zur Wasserstoffherstellung um das Achtfache gesteigert werden. Diese Innovation nutzt Sonnenlicht, um Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff zu zerlegen, und könnte einen entscheidenden Beitrag zur Energiewende leisten, insbesondere für Transportmittel, die nicht auf Batterien angewiesen sein können.
Die neue Materialkombination besteht aus einer Schicht kubischem Siliziumkarbid, einer Schicht Kobaltoxid und einem Katalysatormaterial. Kubisches Siliziumkarbid ist bekannt für seine Fähigkeit, Sonnenlicht effektiv einzufangen und die darin enthaltene Energie für die Wasserspaltung zu nutzen. Durch die Hinzufügung der beiden weiteren Schichten wird verhindert, dass die im Material erzeugten elektrischen Ladungen sich gegenseitig neutralisieren. Dies führt zu einer deutlich verbesserten Effizienz bei der Umwandlung von Wasser in Wasserstoff.
Die Bedeutung dieser Entwicklung zeigt sich vor dem Hintergrund des EU-Verbots der Produktion neuer Benzin- und Dieselfahrzeuge ab 2035. Während Elektromotoren in Personenkraftwagen zunehmend dominieren, sind sie für schwere Lastkraftwagen, Schiffe oder Flugzeuge weniger geeignet. Hier bietet grüner Wasserstoff, der mit erneuerbaren Energien hergestellt wird, eine vielversprechende Alternative. Im Gegensatz zu grauem Wasserstoff, der aus fossilem Gas gewonnen wird und hohe CO?-Emissionen verursacht, wird grüner Wasserstoff klimaneutral produziert.
Das Ziel der Linköping-Forscher ist es, die photochemische Reaktion langfristig ausschließlich mit Sonnenenergie zu betreiben. Derzeit erreichen die entwickelten Materialien einen Wirkungsgrad von ein bis drei Prozent, doch für eine kommerzielle Nutzung wird ein Wirkungsgrad von zehn Prozent angestrebt. Die Forscher schätzen, dass es fünf bis zehn Jahre dauern könnte, dieses Ziel zu erreichen. Ein solcher Durchbruch würde die Produktionskosten für grünen Wasserstoff erheblich senken, da keine zusätzliche erneuerbare Elektrizität benötigt würde.
Die Forschung wurde von mehreren Institutionen finanziert, darunter die schwedische Stiftung für internationale Zusammenarbeit in Forschung und Hochschulbildung, die Olle Engkvists Stiftelse und die ÅForsk Foundation. Die Ergebnisse der Studie wurden im renommierten Journal of the American Chemical Society veröffentlicht.
Diese Entwicklung markiert einen wichtigen Schritt hin zu einer nachhaltigen Energieversorgung und unterstreicht die Rolle von Wasserstoff als Schlüsseltechnologie für die Dekarbonisierung des Verkehrssektors.
Artikel: Manipulating electron structure through dual-interface engineering of 3C-SiC photoanode for enhanced solar water splitting, Hui Zeng, Satoru Yoshioka, Weimin Wang et al., (2025), Journal of the American Chemical Society, online veröffentlicht am 17. April 2025, doi: https://doi.org/10.1021/jacs.5c04005
https://doi.org/10.1021/jacs.5c04005
