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. IBM Client Innovation Center Germany GmbH, Stuttgart
  2. CompuGroup, Koblenz, Bochum
  3. über Hays AG, Dessau
  4. MBtech Group GmbH & Co. KGaA, Neu-Ulm, Lindau


Anzeige
Blu-ray-Angebote
  1. (u. a. Hobbit Trilogie Blu-ray 43,89€ und Batman Dark Knight Trilogy Blu-ray 17,99€)
  2. 299,99€ (Vorbesteller-Preisgarantie)
  3. 74,99€ (Vorbesteller-Preisgarantie)

Folgen Sie uns
       


  1. Deutsche Telekom

    Weitere 39.000 Haushalte bekommen heute Vectoring

  2. Musikerkennungsdienst

    Apple erwirbt Shazam

  3. FTTH

    EWE senkt die Preise für seine Glasfaserzugänge

  4. WLAN

    Zahl der Vodafone-Hotspots steigt auf zwei Millionen

  5. Linux-Grafiktreiber

    Mesa 17.3 verbessert Vulkan- und Embedded-Treiber

  6. Gemini Lake

    Intel bringt Pentium Silver mit Gigabit-WLAN

  7. MG07ACA

    Toshiba packt neun Platter in seine erste 14-TByte-HDD

  8. Sysinternals-Werkzeug

    Microsoft stellt Procdump für Linux vor

  9. Forschungsförderung

    Medizin-Nobelpreisträger Rosbash kritisiert Trump

  10. Sicherheit

    Keylogger in HP-Notebooks gefunden



Haben wir etwas übersehen?

E-Mail an news@golem.de


Anzeige
Thinkpad X1 Yoga v2 im Test: LCD gegen OLED
Thinkpad X1 Yoga v2 im Test
LCD gegen OLED

Samsung Gear Sport im Test: Die schlaue Sportuhr
Samsung Gear Sport im Test
Die schlaue Sportuhr
  1. Wearable Fitbit macht die Ionic etwas smarter
  2. Verbraucherschutz Sportuhr-Hersteller gehen unsportlich mit Daten um
  3. Fitbit Ionic im Test Die (noch) nicht ganz so smarte Sportuhr

Minecraft Education Edition: Wenn Schüler richtig ranklotzen
Minecraft Education Edition
Wenn Schüler richtig ranklotzen

  1. Re: Macht Trenching nicht nachfolgende Arbeiten...

    DerDy | 00:02

  2. Re: Stimmt das?

    KraftKlotz | 00:01

  3. Re: Das Problem sind Kontrolleure allgemein

    Der Held vom... | 11.12. 23:50

  4. iPhone 4/4s mit IOS 5 schalten nie ganz ab!

    Jan Paul | 11.12. 23:49

  5. Re: ich finde immer noch das londoner System am...

    Analysator | 11.12. 23:46


  1. 19:10

  2. 18:55

  3. 17:21

  4. 15:57

  5. 15:20

  6. 15:00

  7. 14:46

  8. 13:30


  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