Das Forscherteam von Kevin Sivula von der Federal Polytechnic School in Lausanne (EPFL) entwickelte Ende 2012 eine Technik zur Erzeugung von Wasserstoff aus Sonnenenergie, Wasser und Rost. Im Sommer 2013 hat das Forschungsteam von Michael Grätzel, Direktor des Photonics and Interfaces Laboratory der EPFL, in Zusammenarbeit mit einem Forscherteam von Technion (Israel Institute of Technology) die Optimale Eisenoxid-Nanostrukturen, die eine effiziente Produktion von Wasserstoff gemäß dem von Kevin Sivula und seinem Team entwickelten Protokoll ermöglichen. Diese beiden Entdeckungen zusammen könnten eine wirtschaftliche und ökologische Lösung für die Speicherung erneuerbarer Energien werden. In der Tat wird es mit der Entwicklung erneuerbarer Energien notwendig, Werkzeuge zu finden, um Energie zu speichern und bei Bedarf verfügbar zu machen.
Die Idee, Sonnenenergie in Wasserstoff umzuwandeln, ist nicht neu: Forscher arbeiten seit mehr als 40 Jahren daran, und die EPFL hat sich in den 90er Jahren mit der Arbeit von Michael Grätzel an dieser Stimme beteiligt Darüber hinaus erhielt er für seine gesamte Karriere den Marcel Benoist Prize 2013. Letzterer erfand in Zusammenarbeit mit einem Kollegen der Universität Genf eine Solarzelle, die als "photoelektrochemische Zelle" (PEC) bekannt ist und Wasserstoff direkt aus Wasser produzieren kann. Theoretisch ist das Modell der PEC-Zelle sehr interessant. Amerikanische Forscher haben es ebenfalls genutzt und eine bemerkenswerte Ausbeute von 12,6% erzielt. Die Verwendung dieser Technologie ist jedoch durch ihre Kosten begrenzt: Die Herstellung von 10 cm2 Oberfläche kostet etwa 10.000 US-Dollar (oder etwa 7 Euro).
Das Team von Kevin Sivula machte sich daher daran, eine wirtschaftlich tragfähige Technologie zu entwickeln, bei der nur kostengünstige Materialien und Techniken zum Einsatz kommen. Das vorgeschlagene Gerät, das noch experimentell ist, war Gegenstand einer Veröffentlichung in der Zeitschrift Nature Photonics. Es erzeugt Wasserstoff aus Sonnenenergie, Wasser und Eisenoxiden, dh. Rost, auf Elektroden aufgetragen. Das teuerste Material ist eine Glasplatte. Diese Technik war zwar vielversprechend, zeigte jedoch nur eine geringe Ausbeute zwischen 1,4 und 3,6%, abhängig vom getesteten Prototyp. Mit Hilfe der Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) versuchten Forscher aus der Schweiz und Israel, die Zirkulation von Elektronen durch die von Eisenoxidpartikeln gebildeten Nanostrukturen genau zu charakterisieren, wenn Sie werden auf die Elektroden aufgebracht. Durch den Vergleich mehrerer dieser Elektroden, deren Herstellungsverfahren nun beherrscht wird, gelang es den Wissenschaftlern, eine optimale Struktur zu bestimmen. Diese Arbeit ist Gegenstand einer Veröffentlichung in der Zeitschrift Nature Materials.
Gegenwärtige Systeme, die eine herkömmliche Photovoltaikzelle an einen Elektrolyseur koppeln, produzieren Wasserstoff zu einem Selbstkostenpreis von höchstens 15 Euro / kg. Dank ihrer Entdeckung hoffen die EPFL-Forscher, eine Lösung für einen Selbstkostenpreis von 5 Euro / kg anbieten zu können. Derzeit arbeiten sie an der Entwicklung eines industriellen Verfahrens, mit dem Elektroden in großem Maßstab hergestellt werden können.
Quelle: bullinsins-electroniques.com/actualites/74128.htm