Meerwasser - eine neue Ressource für die Energieerzeugung

Eine der führenden Universitäten Japans hat eine neue, effiziente Technologie entwickelt, die es ermöglicht, für den Einsatz in Brennstoffzellen geeignetes Wasserstoffperoxid zu gewinnen.

Bei der neuen, von japanischen Forschern entwickelten Technologie handelt es sich um die erste Methode, die eine chemische Reaktion durch Sonneneinstrahlung auf den Katalysator beschleunigt. Dies führt zu maximaler Effizienz und der Möglichkeit, das entstehende Wasserstoffperoxid in Brennstoffzellen zu verwenden.

Das Forschungsprojekt wurde von Shunichi Fukuzumi geleitet und die Wissenschaftler veröffentlichten die Ergebnisse ihrer Forschung in einer populärwissenschaftlichen Zeitschrift.

Brennstoffzellen werden derzeit hauptsächlich mit Wasserstoffgas betrieben. Die von Fukuzumis Team vorgeschlagene Option bietet jedoch eine Reihe von Vorteilen, insbesondere die einfachere Speicherung von Wasserstoffperoxid bei hoher Dichte. Heutige Technologien ermöglichen die Speicherung von gasförmigem Wasserstoff bei hohem Druck oder niedrigen Temperaturen. Wasserstoffperoxid ist dabei sowohl bei der Lagerung als auch beim Transport sicherer. Das einzige Problem bestand darin, dass Wissenschaftler keine effektiven photokatalytischen Methoden zur Herstellung von flüssigem Wasserstoffperoxid fanden – es gab zwar Technologien ohne Sonneneinstrahlung, doch die Energiekosten machten diese unpraktisch.

Doch Fukuzumis Team hat eine andere Zelle mit Katalysator entwickelt – eine Art Solarbatterie, die Wasserstoffperoxid produziert. Trifft Sonnenlicht auf den Photokatalysator, beginnt eine beschleunigte chemische Reaktion: Meerwasser oxidiert und der Sauerstoffgehalt sinkt, was zur Bildung von Wasserstoffperoxid führt.

Das Forschungsteam von Fukuzumi erklärte, dass die Wasserstoffperoxidkonzentration im Meerwasser nach 24-stündiger Sonneneinstrahlung auf den Photokatalysator etwa 48 Millimol betrug und damit um eine Größenordnung höher war als bisher berichtet (in reinem Wasser lag der Wasserstoffperoxidgehalt bei etwa 2 Millimol).

Die Wissenschaftler waren von dieser erheblichen Lücke in den Zahlen fasziniert und entdeckten, dass das Problem im negativ geladenen Chlor im Meerwasser lag, das für die Erhöhung der Reaktionsgeschwindigkeit verantwortlich ist und zu einem Anstieg des Wasserstoffperoxidgehalts im Wasser beiträgt.

Den Forschern zufolge liegt die Effizienz der neuen Technologie zur Umwandlung von Sonnenenergie in Elektrizität bei etwa 0,3 Prozent, die Effizienz der photokatalytischen Methode (unter Nutzung der Beschleunigung einer chemischen Reaktion) zur Herstellung von Wasserstoffperoxid beträgt 0,55 Prozent und die Effizienz der Brennstoffzelle beträgt 50 Prozent.

Zwar ist der Gesamtwirkungsgrad der neuen Energieerzeugungstechnologie recht hoch, doch herkömmliche Solarmodule haben sich bereits als effizienter erwiesen. Professor Shunichi Fukuzumi und seine Kollegen sind überzeugt, dass die Effizienz der neuen Methode durch den Einsatz verbesserter Materialien für die photoelektrochemische Zelle noch gesteigert werden kann. Zudem planen die Experten, Wege zu finden, die Kosten der Energieerzeugung zu senken.

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