Saubere Wasserstoffproduktion, direkt aus Sonnenlicht und Wasser
In der Zukunft werden solare Wasserstoffanlagen maßgeblich zur Erzeugung von sauberem Wasserstoff beitragen. In jedem einzelnen der installierten Paneele wird man die grundlegende Reaktion direkt beobachten können – das Wasser wird gespalten und zahlreiche Gasbläschen steigen auf, ein natürliches Zeichen für direkte Treibstoffproduktion.
Die sichere Entnahme und Speicherung des Gases ist eine zentrale Aufgabe der Anlage. Dadurch eröffnen sich neue Möglichkeiten für Industrie, Städte, Gemeinden und Mobilitätshubs, um sauberen Treibstoff zu produzieren, ohne von zentraler Infrastruktur oder langen Transportwegen abhängig zu sein.
Das System lässt sich ganz einfach skalieren: mehr Paneele bedeuten mehr Wasserstoff. Bald schon könnten Felder, Dächer oder Industrieparks zu dezentralen Wasserstofffarmen werden.
Das ist unsere Vision für die Zukunft – eine zugängliche, modulare Herstellung sauberer Kraftstoffe für eine Vielzahl von Anwendern. Unser Ziel ist es, die Produktion von Wasserstoff in der Gesellschaft so zu etablieren, wie Photovoltaiktechnik es schon ist. Wir wollen neue Wege eröffnen, um Energie direkt aus Sonnenlicht zu gewinnen.
Die Membran ist das Herzstück unserer Technologie
Deshalb entwickeln wir diese auch kontinuierlich weiter und testen Performancefaktoren, sprich Effizienz, Lebensdauer und Stabilität, im Labor.
Photokatalysatoren sind im Grunde genommen Halbleiter. Der Unterschied liegt darin, dass diese hier nicht bloß Strom leiten, sondern auf Sonnenlicht reagieren. Diese Partikel ermöglichen es uns, die Sonnenenergie direkt in Wasserstoffgas umzuwandeln. Die Paneele benötigen keine Elektrizität für die Umwandlung von Sonne zu Gas, was das gesamte System grundsätzlich verschieden und simpler als konventionelle Elektrolyseanlagen macht.
Unsere Membranen sind so entwickelt, dass sowohl sichtbares als auch ultraviolettes Licht zur Umwandlung verwendet werden kann. In ersten Versuchen zur Photokatalyse (in den 1970ern) gelang dies nämlich nur mit UV-Licht. Durch die Entwicklung von Materialien, die auf das breite Sonnenspektrum reagieren, und deren Integration in eine stabile Membranarchitektur ermöglichen wir eine praktische, skalierbare und stromfreie Wasserstofferzeugung.
Auf molekularer Ebene
Unsere Technologie nützt den Effekt der photokatalytischen Wasserspaltung – eines der simpelsten, aber auch gleichzeitig technisch anspruchsvollsten Konzepte, um sauberen Wasserstoff zu erzeugen. Das Prinzip wird auch oft als synthetische Photosynthese bezeichnet, da unsere Materialien, so wie Pflanzen, Sonnenlicht benötigen, um eine chemische Reaktion in Gang zu setzen. In unserem Fall laufen folgende Reaktionen ab.
- Absorption von Licht
Der Halbleiter-Photokatalysator absorbiert das Sonnenlicht. Die Energie regt Elektronen im Inneren des Materials an und erzeugt Elektronen-Löcher Paare. - Ladungstrennung
Die Elektronen und Löcher bewegen sich in unterschiedliche Regionen des Materials. Diese Ladungstrennung ist essenziell , da dies Rekombination verhindert und so die chemische Reaktion erfolgen kann. - Wasserspaltung
Nach der Trennung treiben die separierten Ladungen die beiden Halbzellenreaktionen der Wasserspaltung an:
– Wasserstoffentwicklungsreaktion (HER): Elektronen reduzieren Wasser zu Wasserstoffgas (H₂).
– Sauerstoffentwicklungsreaktion (OER): Löcher oxidieren Wasser und setzen dabei Sauerstoff (O₂) frei.
Zusammen wandeln diese beiden Reaktionen Sonnenlicht und Wasser direkt in Wasserstoff um.