Grüne Energie: Kohlenstoffhaltige Halbleiter für die Wasserstoffproduktion
Eine Forschungsgruppe der Universität Paderborn untersucht(öffnet im neuen Fenster) , wie Wasserstoff auf Basis von Solarenergie mithilfe bestimmter Kohlenstoffmaterialien gewonnen werden kann. Bisher ist dessen Produktion zu einem Großteil auf fossile Brennstoffe ausgelegt.
Das Konzept basiert auf dem sogenannten direkten Z-Schema, einer Methode, die von der natürlichen Fotosynthese inspiriert ist. Dabei geht es um die Kombination zweier Halbleitertypen. Das Besondere daran ist, dass es die Stärken beider Typen zusammenführt, was zu einer bisher unerreichten Effizienz der Wasserspaltung führt.
Der Forschungsansatz
Derzeit ist es noch schwierig, Wasser mit nur einem Katalysator-Material vollständig in Wasserstoff und Sauerstoff aufzuspalten. Denn "für eine hohe Leistung müssen diese Katalysatoren unter anderem Licht gut absorbieren und Ladungen effizient trennen" , erklärt Maria Nieves López Salas vom Department Chemie der Universität Paderborn in einer Pressemitteilung. Aktuell verfügbare Halbleiter, die nur aus einem Material bestehen, können diesen Anforderungen nur schwer gerecht werden.
Das Forschungsteam sieht die kohlenstoffhaltigen Halbleiter als interessante Option für Z-Schema-Photokatalysatorsysteme. Sie weisen nämlich eine gute photokatalytische Aktivität auf, sind leichter als Materialien wie Titandioxid und günstiger.
"Die Halbleiter-basierte fotokatalytische Wasserspaltung, die Solarenergie nutzt, um Wasserstoff und Sauerstoff auf Basis von Wasser zu produzieren, hat sich als vielversprechende Lösung erwiesen, um Energie- und Umweltprobleme anzugehen" , führt die Chemikerin fort.
Das Projekt C2-SPORT (Carbon Composites as Direct Z-Scheme Photocatalysts for Overall Water Splitting) wird ab April 2025 im Rahmen des Paderborner Wissenschaftskollegs mit etwa 20.000 Euro gefördert.