Energie-Frage der Woche: Kann Sonnenlicht Wasser direkt in Sauerstoff und Wasserstoff spalten?

Viele Materialien wie Titandisilizid, Metall-Komplexe mit Ruthenium oder Kobaltoxid eignen sich als Katalysatoren. Für eine großtechnische Anwendung sind sie jedoch entweder zu teuer oder nicht stabil genug. Ein französisch-amerikanisches Forscherteam schaffte es zumindest, das Katalysatormaterial Kobaltoxid mit kohlenstofffreien Liganden, so genannten Polyoxometallaten zu stabilisieren. Die Ausbeute war allerdings noch zu gering, um als Grundlage für eine lohnenswerte Wasserstoffgewinnung zu dienen. Chemiker der University of California in Berkeley konnten mit einem Molybdän-Oxo-Komplex eine höhere Ausbeute von 8500 Wasserstoff-Molekülen pro Katalysator-Molekül erreichen. Aber reif für den technischen Einsatz sind auch diese Katalysatoren nicht, da ihre Effizienz schon nach drei Tagen abnahm.

Offensichtlich sind noch einige Hürden auf dem Weg zur künstlichen Photosynthese in den kommenden Jahren zu nehmen. Aber die Anstrengungen können sich lohnen. Denn der Energieträger Wasserstoff wird nur eine Zukunft haben, wenn er klimaneutral und günstig gewonnen werden kann. Das funktioniert heute prinzipiell durch die Elektrolyse, bei der regenerativ erzeugter Strom für die Spaltung von Wassermolekülen genutzt wird. Günstiger und daher weiter verbreitet ist bislang die Wasserstoffgewinnung aus fossilem Erdgas. Eine effiziente künstliche Photosynthese hätte das Potenzial, diese beiden konventionellen Methoden zu verdrängen.

Auf einem anderen Weg, ohne den Photosynthese-Prozess technisch zu kopieren, spalten auch DLR-Forscher vom Institut für Technische Thermodynamik Wasser in seine Bestandteile. In den EU-Projekten HYDROSOL I und II gelang es, mit einer auf der spanischen Plataforma Solar de Almería (PSA) installierten Anlage Wassermoleküle mit konzentriertem Sonnenlicht bei 800 bis 1200 Grad Celsius zu zerlegen. Dieser Weg hat das Potenzial, Wasserstoff mit Hilfe von Sonnenenergie in absehbarer Zeit wirtschaftlich herzustellen. 

Die DLR-Energiefrage der Woche im Wissenschaftsjahr "Die Zukunft der Energie"