Das Hausdach wird zur "Tankstelle"
Wasserstoff wird von Wissenschaft und Industrie als der Antriebsstoff der Zukunft gerühmt.
Ohne Ausstoß von Abgasen oder Rußpartikeln soll er in Form von Brennstoffzellen Autos antreiben, Flugzeuge in die Luft steigen und dort fliegen lassen und Notebooks und Handys mit Strom versorgen [wobei hier wegen der Betriebssicherheit meistens Methanol zum Zug kommt].
Allerdings ist für die Erzeugung von Wasserstoff eine nicht unbeträchtliche Menge von zuzuführender Energie notwendig, die bis dato wiederum mit Kraftwerken erzeugt werden muss.
Wissenschaftler forschen daher an Wegen, mithilfe von Sonnenenergie aus Wasser Wasserstoff [und Sauerstoff] zu erzeugen. Damit könnte jeder Hausbesitzer seine eigene kleine Tankstelle auf dem Dach betreiben.
Hydrogen Solar aus England und Altair Nanotechnologies bauen bereits an einem solchen System, das in Kürze an einer Tankstelle in Las Vegas Wasserstoff vor Ort produzieren soll.
Hydrogen SolarAcht Prozent Effizienz
Dabei kommen laut David Auty, Chef von Hydrogen Solar, zwei Solarzellen zum Einsatz, die zusammen das gesamte Licht-Spektrum aus den Sonnenstrahlen einfangen sollen.
Die Tandemzellen sind mit einer Schicht überzogen, die Metalloxid-Partikel mit einer Größe von weniger als 30 Nanometer enthalten und mit einer achtprozentigen Effizienz das Sonnenlicht ausnutzen können.
Obwohl von Forschern mindestens zehn Prozent Effizienz als Grundlage für die Konkurrenzfähigkeit zu heutigen Antrieben mit fossilen Brennstoffen angesehen wird, könne seine Technologie sich bereits heute der Konkurrenz stellen, so Auty.
Im Labor können laut Angaben derzeit mit Zellen mit einer Größe von 25 Quadratzentimetern pro Tag ein paar Kilogramm Wasserstoff erzeugt werden.
Die obere Zelle der so genannten "Tandemzelle" absorbiert mit einer nanokristallinen Beschichtung das kurzwellige Licht [ultraviolett, blau], während die untere Zelle das langwellige Licht [rot, grün] auffängt. Die aus der unteren Zelle dabei austretenden Elektronen erzeugen ein elektrisches Potential, die entstehende Elektrizität spaltet das Wasser in einem Elektrolyt - Wasserstoff entsteht.
Die TandemzelleEin Garagendach für 17.700 Kilometer
Ein Garagendach mit Solarzellen könne bei einer Effizienz von zehn Prozent pro Jahr genug Wasserstoff erzeugen, um ein Auto rund 17.700 Kilometer lang betrieben zu können, rechnet Auty - meist genug für den durchschnittlichen Kurzstreckenbetrieb.
Auch andere Gruppen arbeiten an der Nutzung von Sonnenenergie für die Herstellung von Wasserstoff. Das US-Energieministerium hat dazu im Oktober zehn Millionen US-Dollar für die Erforschung der Technologie an GE Global Research, die Universität von Kalifornien in Santa Barbara, MVSystems und Midwest Optoelectronics vergeben.
Laut Nathan Lewis von Caltech, der zusammen mit GE an der Entwicklung der Technologie arbeitet, sind integrierte Systeme, die die Sonnenenergie photoelektrochemisch umwandeln, effizienter als Umwandlung durch Elektrolyse, bei der durhc Kraftwerke erzeugte energie zugeführt werden muss.
Lewis erforscht die Nutzung von Metalloxid-Materialien, die in dünnen Schichten auf Planen oder Dächern aufgetragen werden können. Laut Lewis könnte mit einer Fläche von knapp 93.000 Quadratkilometern im sonnigen Süden der USA der gesamte Bedarf an Elektrizität der USA gedeckt werden - das ist allerdings zehn Mal mehr als im gesamten US-Staat Dächer zu Verfügung stehen.
Die Elektrolyse-Methode bedarf zudem teurer Materialien wie Platin und Palladium, während die Umwandlung mit auf Nano-Technologie basierenden photoelektrochemischen Materialen die Kosten um den Faktor vier bis zehn reduzieren könnte, so Lewis.
Brennstoffzellen im Auto-Härtetest