Uni Cambridge: Sonnenlicht zu Kraftstoff

Synthesegas wird üblicherweise in der chemischen Industrie aus fossilen Energien gewonnen, vor allem aus Erdgas. Es dient vor allem als Basis einer Reihe von chemischen Produkten und kann auch zur Herstellung synthetischer Kraftstoffe genutzt werden.

Um den Bedarf an Kraftstoffen ohne fossile Energien decken zu können, haben Wissenschaftler an der Universiät von Cambridge Katalysatoren entwickelt, die ähnlich wie ein pflanzliches Blatt funktionieren. Wie die Universität mitteilte, kann das künstliche Blatt aus Wasser und Kohlendioxid direkt Synthesegas erzeugen, das aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid besteht und ohne dass Kohlendioxid dabei freigesetzt wird. Die Forscher haben Ablauf und Ergebnisse der photochemisch-elektrischen Reaktion in der Fachzeitschrift Nature Materials veröffentlicht.

Das Kunstblatt enthalte zwei Lichtabsorber, ähnlich den Molekülen in Pflanzen, die das Sonnenlicht nutzen, die mit einem Katalysator aus Kobalt versehen sind. Beim Eintauchen in Wasser nutzt ein Katalysator das Sonnenlicht zur Wasserspaltung, der andere um Kohlendioxid und Wasser zu Kohlenmonoxid und Wasserstoff zu reduzieren und so das Synthesegasgemisch zu erzeugen.

Das Verfahren sei das erste, dass Synthegas direkt aus Sonnenlicht herstelle. Ähnliche Verfahren produzierten bisher nur Wasserstoff. Basis für die gelunge Synthesegasproduktion sei die besondere Kombination aus Materialien und Katalysatoren.

Dazu gehören Perowskit-Lichtabsorber, die im Vergleich zu Lichtabsorbern aus Silizium oder farbstoffsensibilisierten Materialien eine hohe Photospannung und einen hohen elektrischen Strom liefern, um die chemische Reaktion, bei der Kohlendioxid zu Kohlenmonoxid reduziert wird, anzutreiben.

Statt Platin oder Silber verwendeten die Forscher Kobalt als molekularen Katalysator. Kobalt sei nicht nur kostengünstiger, sondern könne auch Kohlenmonoxid besser produzieren als andere Katalysatoren. Die Umwandlungsrate des Sonnenlichts zu Wasserstoff in dem System betrage 0,06 Prozent und von Sonnenlicht zu Kohlenmonoxid 0,02 Prozent.

Das Team prüfe nun, wie es seine Technologie nutzen könne, um eine nachhaltige Alternative zu flüssigem Kraftstoff zu Benzin herzustellen. „Was wir als nächstes tun möchten, anstatt zuerst Synthesegas herzustellen und es dann in flüssigen Kraftstoff umzuwandeln, ist, den flüssigen Kraftstoff in einem Schritt aus Kohlendioxid und Wasser herzustellen“, sagte Projektleiter Erwin Reisner vom Cambridge Department of Chemistry, der seit sieben Jahre an dem Projekt arbeitet.

Ein weiterer Pluspunkt sei, dass das Blatt auch bei geringer Sonneneinstrahlung produktiv sei. „Das bedeutet, dass diese Technologie nicht nur in warmen Ländern einzusetzen oder der Prozess nur in den Sommermonaten zu betreiben ist“, sagt Studienautor Virgil Andrei.

Die Forschung wurde im Christian-Doppler-Labor für nachhaltige SynGas-Chemie am Fachbereich Chemie der Universität durchgeführt und von der österreichischen Regierung und dem österreichischen Petrochemiekonzern OMV kofinanziert.

„Die OMV unterstützt das Christian-Doppler-Labor seit sieben Jahren sehr engagiert. Die Grundlagenforschung des Teams zur klimaneutralen Herstellung von Synthesegas als Basis für flüssigen Kraftstoff ist wegweisend“, sagte Michael-Dieter Ulbrich, Senior Advisor bei OMV.

23.10.2019 | Quelle: University of Cambridge | solarserver.de © EEM Energy & Environment Media GmbH