Inspiriert von der Natur: „Solarblatt“ erzeugt Wasserstoff und reinigt Giftwasser

Ein von der Natur inspiriertes Blatt, das zwar nicht aussieht wie ein Blatt, aber das Sonnenlicht nutzt, um in diesem Fall Wasserstoff zu gewinnen: Die Quelle für das H2 ist das Meerwasser; das Gerät reinigt dieses gleichzeitig von einem gefährlichen Industriegift. Im Betrieb entstehen außerdem keine schädlichen Chloridverbindungen, wie sonst oft bei der Elektrolyse von Meerwasser. Diese Erfindung von Forschern der Nanyang Technological University in Singapur ist bislang „nur ein kleines Blatt“. Die Möglichkeiten zur Hochskalierung für die Großanwendung müssen die Wissenschaftler noch prüfen. Trotzdem ein spannender Ansatz!

Mini-Gerät baut den Industrie-Schadstoff Hydrazin ab

Während das sonnenbetriebene Mini-Gerät Wasserstoff aus Meerwasser gewinnt, baut es gleichzeitig den Schadstoff Hydrazin ab. Es vereint also eine Miniatur-Solarzelle mit einem Elektrolyseur und der Abwasserreinigung. Da Meerwasser üblicherweise eine gute Portion Chlorid enthält, können bei der „normalen“ Elektrolyse giftige Chlorverbindungen als Nebenprodukt entstehen. Weil die Forscher aber in diesem Fall einen speziellen Katalysator mit Eisen, Kobalt und Chrom eingebaut haben, passiert das hier nicht: Die Elektroden sind korrosionsbeständig und unterdrücken die Schadstoffbildung.

System kommt ohne externe Stromzufuhr aus

Auch für den Hydrazin-Abbau ist dieser Katalysator zuständig: Er spaltet das Gift in Stickstoffgas auf und zwar mit deutlich weniger Energieeinsatz als für die übliche Sauerstoffentwicklung nötig. Die Kathode besteht aus Blei-Halogenid-Perowskiten Diese Halbleiter wandeln Sonnenlicht in elektrische Energie um und wirken als Treiber für die Wasserstoffproduktion, ganz ohne externe Stromversorgung. Zum Schutz vor Feuchtigkeit und Chemikalien haben die Forscher die empfindliche Schicht mit leitfähigem Epoxidharz (inklusive Silber- und Kupferpartikeln), Titanfolie und einem dünnen Platinauftrag versehen.

Im Test mit simuliertem und echtem Meerwasser plus Hydrazin unter künstlichem Sonnenlicht arbeitete das Gerät über 72 Stunden lang stabil und erzeugte 466 Mikromol Wasserstoff pro Quadratzentimeter und Stunde. Eine vergrößerte Version senkte die Hydrazin-Konzentration innerhalb etwa 30 Stunden von 0,5 M (etwa 1,6 Gewichtsprozent) auf 0,5 Teile pro Milliarde (ppb) – und damit weit unter den US-Grenzwert von 10 ppb. Auch im Freien, unter natürlichem Sonnenlicht, hat sich das System bewährt. Die Forscher möchten mit ihrer Erfindung demnächst noch weitere Schadstoffe filtern können – vielleicht hören wir bald wieder von diesem Projekt.