Grüner Wasserstoff als emissionsfreier Energieträger ist unverzichtbar für die Dekarbonisierung von Sektoren wie Transport, Industrie und Energieerzeugung, weshalb die Nachfrage rapide ansteigt. Die Gewinnung von grünem Wasserstoff aus Meerwasser unter Nutzung von Sonnenlicht und ohne den Einsatz weiterer Reagenzien, also chemischer Stoffe, die bei der Gewinnung verbraucht werden, bietet dabei einen besonders nachhaltigen und umweltfreundlichen Weg zur großflächigen Wasserstoffproduktion.
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Mit diesem Ansatz werden, so die Forscher, nicht nur Betriebskosten und chemischer Abfall reduziert, er ebne auch den Weg zu einer kohlenstofffreien Wasserstoffwirtschaft. Im Gegensatz zu konventionellem Wasserstoff aus fossilen Brennstoffen wird grüner Wasserstoff ohne Kohlendioxidemissionen erzeugt.
Die gängige Methode dafür ist bis dato die Elektrolyse, bei der Wasser mithilfe von (CO2-neutraler) Elektrizität in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff gespalten wird. Allerdings wird für die Gewinnung von Wasserstoff über Elektrolyse viel Strom benötigt.
Einen vielversprechenden und ressourcenschonenden Ansatz bieten sogenannte photokatalytische Prozesse, bei denen statt Elektrizität das Sonnenlicht zur Spaltung von Wasser verwendet wird. Hierfür kommen lichtaktive Materialien – Photokatalysatoren – zum Einsatz, die das Sonnenlicht absorbieren und die nötige Energie liefern, um das Wasser zu spalten. Bislang befinden sich Methoden für eine flächendeckend einsetzbare Photokatalyse jedoch noch in Forschung.
Prof. Dr. Shoubhik Das vom Lehrstuhl Organische Chemie I der Universität Bayreuth und seinem internationalen Team ist es laut Uniangaben nun gelungen, einen Photokatalysator für die saubere Erzeugung von Wasserstoff direkt aus Meerwasser zu entwickeln. „Unsere Forschung hat den ersten Nickel-Photokatalysator hervorgebracht, der Meerwasser direkt unter Sonnenlicht spalten kann – ganz ohne Opferreagenz oder Co-Katalysator.
Dabei erreiche er Wasserstoffproduktionsraten, die die meisten bisher erforschten Einzelkomponenten-Systeme übertreffen, sagt Das. Zudem sei dieser Photokatalysator korrosionsbeständig gegenüber Chlorid, welches in großen Mengen im Meerwasser enthalten ist - und somit unempfindlich gegenüber anderen Bestandteilen im Wasser.
Bedeutender Schritt zu nachhaltiger Energieerzeugung
Diese Entwicklung markiere einen bedeutenden Fortschritt auf dem Weg zu einer nachhaltigen Energiezukunft, da die saubere Erzeugung von Wasserstoff direkt aus Meerwasser unter Sonnenlicht zur Umstellung auf nachhaltige, kohlenstofffreie Energiesysteme beitrage. Das verringere wiederum die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen.
