Abo
  • Services:
Anzeige
Ein echtes Blatt. Künstliche Photosynthese ist kaum wirtschaftlich.
Ein echtes Blatt. Künstliche Photosynthese ist kaum wirtschaftlich. (Bild: Jon Sullivan)

Künstliches Blatt mit Problemen

Eine andere Gruppe von Forschern ging noch weiter. Sie entwickelten ein künstliches Blatt aus einer Solarzelle mit integrierter Elektrolysezelle. Sie benutzten eine neue Gruppe von Katalysatoren, aus Plättchen von Wolframsulfid und Molybdänsulfid sowie Wolframselenid und Molybdänselenid. Das Problem der geringen Kohlendioxidkonzentration am Katalysator umgingen sie mit einem organischen Lösungsmittel, das einen besseren Transport gewährleistet. Sie erreichten damit ähnlich gute Leistungen wie die Katalysatoren aus Goldspitzen.

Anzeige

Trotzdem lag die Effizienz des Gesamtsystems bei nur 4,6 Prozent, noch vor der eigentlichen Synthesereaktion zur Herstellung des Treibstoffs, obwohl die Forscher eine aufwendige, dreischichtige Solarzelle benutzten. Der Grund war vor allem die Solarzelle, die dazu gebaut wurde, gleich vor Ort Elektrolysereaktionen zu betreiben. Als normale Solarzelle hätte sie eine Effizienz von nur 6 Prozent. Herkömmliche Solarzellen können dagegen mit der gleichen Lichtmenge die vierfache Menge Strom liefern. Dazu kommt noch, dass die Solarzelle alle fünf Stunden ausgetauscht werden musste. Das Lösungsmittel ist eine Säure, die im Lauf der Zeit die transparenten Indium-Zinnoxid-Leiter der Solarzelle durch Korrosion zerstört.

Zu viel gewollt für Ruhm und Ehre

Der Grund für die Probleme liegt in dem Versuch, unbedingt alle Reaktionen auf kleinstem Raum in einem künstlichen Blatt durchzuführen. Dabei können Stromerzeugung und Elektrolyse problemlos in getrennten Systemen ablaufen, die mit einfachen Stromkabeln praktisch ohne Energieverluste verbunden werden. Diese einfache Maßnahme würde die Korrosionsprobleme vollständig vermeiden und könnte die Effizienz vervielfachen.

Dreischichtige Solarzellen, die zur Stromerzeugung optimiert wurden, erreichen inzwischen eine Effizienz von über 40 Prozent. Selbst einfache, veraltete Solarzellen erreichen die doppelte Effizienz der Zelle, die hier benutzt werden musste. Zusätzlich könnte die Elektrolysezelle unabhängig von der Fläche der Solarzelle auf Leistung optimiert werden. Auch der Transport des Elektrolyten und der Reaktionsprodukte wäre einfacher, wenn sich die Elektrolysezelle nicht an die Form der Solarzelle halten muss.

Viel Energie für wenig Treibstoff

Es gibt noch ein weiteres Problem mit dem Konzept der Herstellung künstlicher Kraftstoffe aus Kohlendioxid: Pflanzen beziehen das Kohlendioxid für die Photosynthese direkt aus der Luft, wo es nur einen Anteil von 0,04 Prozent hat. Die hier besprochenen Systeme werden dagegen mit 100 Prozent reinem Kohlendioxid betrieben. Das Kohlendioxid aus der Luft müsste dafür erst angereichert werden. Dieser Prozess benötigt sehr viel Energie.

Auf dem derzeitigen Stand der Technik benötigt die Gewinnung von Kohlendioxid aus der Luft etwa 400 Kilojoule pro Mol oder 2,5 Kilowattstunden pro Kilogramm. Im günstigsten Fall wird daraus Methan gewonnen. Für die Synthese von einem Kilogramm Methan werden fast drei Kilogramm Kohlendioxid benötigt, allein dafür werden knapp 7 Kilowattstunden Energie gebraucht. Für die Elektrolyse des Kohlendioxids zur Synthese des Methans werden weitere 20 Kilowattstunden Strom benötigt.

Bei der Verbrennung des so erzeugten Methans werden schließlich 15 Kilowattstunden Energie als Wärme frei, von denen weniger als 8 Kilowattstunden wieder in Strom oder nützliche Arbeit umgewandelt werden können. Um diese 8 Kilowattstunden abrufen zu können, wurden zuvor 27 Kilowattstunden Energie aufgewendet. Hinzu kommen Energieverluste bei der Synthese des Methans und der Kompression oder Verflüssigung zur Lagerung. Flüssige Kohlenwasserstoffe lassen sich zwar leichter lagern, benötigen aber mehr Kohlenstoff, wodurch die Energiebilanz ebenso leidet.

Der Traum vom künstlichen Blatt mag verlockend sein, aber er muss mit viel Energie bezahlt werden.

 Photosynthese: Der Traum vom künstlichen Blatt

eye home zur Startseite
Seradest 15. Aug 2016

Genau, nur der Preis zählt. Egal ob der wirkungsgrad nur 1% ist, wenn das Ganze nur...

jude 13. Aug 2016

... einfach in die Sonne stellen und schon legt es täglich ein Ei." Gefällt mir immer...

Der Held vom... 13. Aug 2016

Allerdings ist auch immer noch in Ordnung, fünf Prozent von etwas abzugreifen, was...

Der Held vom... 12. Aug 2016

Diese könnte eventuell sogar noch am ehesten auf Brennstoffe verzichten. Über 95% des...

yoyoyo 12. Aug 2016

Wir sind technisch einfach noch lange nicht soweit. In Sachen Fertigung und erst recht...



Anzeige

Stellenmarkt
  1. Fachhochschule Münster, Münster
  2. Garmin Würzburg GmbH, Würzburg
  3. M-net Telekommunikations GmbH, München
  4. Robert Bosch GmbH, Stuttgart-Feuerbach


Anzeige
Top-Angebote
  1. 199,99€ statt 479,99€ - Ersparnis rund 58%
  2. für 1,99€ bei Amazon Video in HD leihen (Blu-ray-Preis 14,99€)
  3. 49,99€

Folgen Sie uns
       


  1. Für Lokalsender

    Kabelnetzbetreiber wollen 250 Millionen Euro Rundfunkgebühr

  2. Linux-Kernel-Security

    Torvalds bezeichnet Grsecurity als "Müll"

  3. Zolo Liberty Plus

    Drahtlose Ohrstöpsel auf Kickstarter für nur 100 US-Dollar

  4. Eckpunkte

    Bundesnetzagentur sieht 5G bei 2 GHz und 3.400 bis 3.700 MHz

  5. Internet sofort

    Das Warten auf den Festnetzanschluss kann teuer werden

  6. Ransomware

    Petya-Kampagne nutzt Lücke in Buchhaltungssoftware

  7. 10 GBit/s

    Erste 5G-Endgeräte sind noch einen Kubikmeter groß

  8. Engine

    Unity will Kamerafahrten fast automatisch generieren

  9. Grafikkarte

    Radeon Vega FE kostet 1.000 US-Dollar

  10. Nach Gerichtsurteil

    Bundesnetzagentur setzt Vorratsdatenspeicherung aus



Haben wir etwas übersehen?

E-Mail an news@golem.de


Anzeige
Neues iPad Pro im Test: Von der Hardware her ein Laptop
Neues iPad Pro im Test
Von der Hardware her ein Laptop
  1. iFixit iPad Pro 10,5 Zoll intern ein geschrumpftes 12,9 Zoll Modell
  2. Office kostenpflichtig Das iPad Pro 10,5 Zoll ist Microsoft zu groß
  3. Hintergrundbeleuchtung Logitech bringt Hülle mit abnehmbarer Tastatur für iPad Pro

Anki Cozmo ausprobiert: Niedlicher Programmieren lernen und spielen
Anki Cozmo ausprobiert
Niedlicher Programmieren lernen und spielen

Mieten bei Ottonow und Media Markt: Miet mich!
Mieten bei Ottonow und Media Markt
Miet mich!
  1. United-Internet-Übernahme Drillisch will weg von Billigangeboten
  2. Prime Reading Amazon startet dritte Lese-Flatrate in Deutschland
  3. Übernahmen Extreme Networks will eine Branchengröße werden

  1. Re: Bin nur ich so dumm, ...

    Milber | 15:47

  2. Re: Alternative

    Fonsis | 15:47

  3. Re: Der Nutzen der umstrittenen Technologie sei...

    elgooG | 15:46

  4. Re: Die Aussage mit dem Vier-Personen-Haushalt...

    plutoniumsulfat | 15:46

  5. Re: Ist nicht wahr - warten auf das Auto kann...

    crossblade | 15:45


  1. 14:54

  2. 14:39

  3. 14:13

  4. 13:22

  5. 12:03

  6. 11:59

  7. 11:45

  8. 11:35


  1. Themen
  2. A
  3. B
  4. C
  5. D
  6. E
  7. F
  8. G
  9. H
  10. I
  11. J
  12. K
  13. L
  14. M
  15. N
  16. O
  17. P
  18. Q
  19. R
  20. S
  21. T
  22. U
  23. V
  24. W
  25. X
  26. Y
  27. Z
  28. #
 
    •  / 
    Zum Artikel