Jena: Forschung für die Energiewende Wasserstoff herstellen mit Sonnenlicht – ohne teure Edelmetalle

Noch ist die Wasserstoff-Herstellung als Energieträger extrem teuer. In Jena hat ein Forschungsteam jetzt eine Methode entwickelt, bei der unter Einstrahlung von sichtbarem Licht Wasserstoff erzeugt wird.

Eine Frau und ein Mann stehen in einem Labor vor technischen Geräten.
Philipp Buday (l.) und Chizuru Kasahara demonstrieren die lichtgetriebene Wasserstoffgewinnung Bildrechte: Jens Meyer /Uni Jena

Wird Wasserstoff mittels Elektrolyse hergestellt, ist das derzeit noch teuer. Kostentreiber dabei sind Energie (für grünen Wasserstoff muss es erneuerbare sein) und die Edel- und Schwermetalle. Bei dem Prozess wird mit einem Elektrolyseur (auch davon gibt es noch zu wenige) aus Wasser und elektrischer Energie Wasserstoff (und Sauerstoff) gewonnen. "Der Wasserstoff aus dem Elektrolyseur kostet derzeit circa das Vierfache wie der Wasserstoff aus Steam Reforming, sprich aus Erdgas", sagt Andreas Dietrich, der für die Firma Linde in Leuna gerade den derzeit größten Elektrolyseur der Welt baut.

Licht erzeugt Wasserstoff – im Labor

Könnte man diese Kosten reduzieren, dann wäre grüner Wasserstoff eine saubere Lösung für die Energiewende. Genau daran forscht ein Team Jena. Die Idee: ein System, das unter Einstrahlung von sichtbarem Licht Wasserstoff erzeugt. Prof. Dr. Wolfgang Weigand vom Institut für Anorganische und Analytische Chemie der Universität Jena erklärt, was diese Methode so spannend macht: "Das Besondere an unserem System ist, dass es ein vergleichsweise kleiner und kompakter Metallkomplex ist, der aber keine teuren oder giftigen Metalle, wie etwa Platin oder Cadmium benötigt. Dabei ist der Umsatz der Wasserstofferzeugung etwa zehnmal höher als bei ähnlichen Systemen."

Allerdings handelt es sich hier erst um Grundlagenforschung, wenn es darum geht, tatsächlich einmal aus Sonnenlicht Wasserstoff zu gewinnen, betont Forscher Wolfgang Weigand. Derzeit funktioniert das System beispielsweise noch nicht in Wasser, die Forscher nutzten für die Versuche ein wasserstoffhaltiges Lösungsmittel. Daran wird Weigand zufolge noch gearbeitet und zwar im Rahmen eines Sonderforschungsprojektes: "Erste Ergebnisse deuten bereits darauf hin, dass der Umsatz bei der Wasserstoffproduktion steigt, wenn das Photosystem in Polymere eingebaut ist. Hier wollen wir mit wasserlöslichen Varianten weiterarbeiten, um entsprechend Wasser als Lösemittel und Quelle für die lichtgetriebene Produktion von Wasserstoff zu erschließen", schildert Weigand, wie es weitergeht.

Was macht Wasserstoff zum Kraftstoff der Zukunft?

"Wasserstoff ist per se in unbegrenzten Mengen auf der Erde verfügbar und durch den Einsatz von Erneuerbaren Energien unendlich umwandelbar" sagt beispielsweise Prof. Dr. Christian Sattler vom DLR-Institut für Solarforschung Köln. Wasserstoff lässt sich in synthetisches Erdgas umwandeln. Damit lassen sich Autos antreiben oder Häuser heizen. Auch die Industrie könnte Wasserstoff als Grundstoff benutzen.

Die Idee, aus Sonnenlicht Wasserstoff zu gewinnen ist nicht neu. Beispielsweise hatte eine Forschungsgruppe aus Cambridge im September 2018 für Schlagzeilen gesorgt: Sie entdeckten, dass eine spezielle Algenart Sonnenlicht in Wasserstoff und Sauerstoff aufspaltet.

Links/Studien

Hier lesen Sie hier die Forschungsarbeit der Uni Jena.
Hier lesen Sie die Studie der Uni Cambridge.

(Uni Jena /lfw)

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