Ein neues Material hält die vom Licht erzeugte Ladung tausendmal länger fest und spaltet damit Wasser effizienter
Technik und Energie ·
Forscher der Chinesischen Akademie der Wissenschaften haben einen Stoff entwickelt, der mit Licht Wasser spaltet und so Wasserstoff gewinnt. Das Licht erzeugt in diesem Stoff elektrische Ladung, und die bleibt dank einer besonders starren chemischen Verbindung tausendmal länger erhalten als in einem vergleichbaren Material.
Wasserstoff lässt sich mit Licht aus Wasser gewinnen. Dafür braucht es einen Fotokatalysator, einen Stoff, der Licht aufnimmt und die Energie für die Spaltung des Wassers bereitstellt.
Das Problem vieler solcher Stoffe: Die Ladung, die das Licht erzeugt, fällt fast sofort wieder in sich zusammen, bevor sie an der Spaltung mitwirken kann.
Forscher zweier Institute der Chinesischen Akademie der Wissenschaften in Ningbo und Peking haben daran angesetzt. Ihr Material ist ein sogenanntes kovalent-organisches Gerüst, ein regelmäßiges Gitter aus kohlenstoffhaltigen Bausteinen.
Verknüpft haben sie die Bausteine mit einer besonders starren und flachen Verbindung namens Cumarin. Sie hält das Gerüst ruhig und lässt Elektronen sich leichter darin bewegen. Dadurch bleibt die Ladung etwa tausendmal länger erhalten als bei einem gleich aufgebauten Material mit der üblichen Verknüpfung.
Veröffentlicht wurde die Arbeit in der Fachzeitschrift Nature Synthesis.
Das Ergebnis betrifft ein Grundproblem, keine fertige Anwendung. Dass die Ladung zu schnell zerfällt, begrenzt viele Materialien für die Gewinnung von Wasserstoff mit Licht. Hier zeigt sich ein Weg, das durch den Aufbau des Materials selbst zu verbessern.
Die Zahl braucht eine Einschränkung. »Tausendmal länger« gilt im Vergleich zu einem bestimmten Schwestermaterial, nicht zu allen bekannten Katalysatoren.
Günstiger oder alltagstauglich wird Wasserstoff dadurch nicht. Es ist ein Laborergebnis aus der Grundlagenforschung, das zeigt, an welcher Stelle sich solche Materialien verbessern lassen.