Kraftstoff aus Wasser und Licht rückt näher

Neue Methode beschleunigt Suche nach Katalysatoren für die künstliche Photosynthese

Zwölf auf einen Streich: Künftig könnten Katalysatoren für die künstliche Photosynthese leichter und schneller gefunden werden. Schon im ersten Anlauf gelang es den Forschern mit einer neuentwickelten Prozesskette, auf einen Schlag zwölf vielversprechende Verbindungen aufzuspüren. Damit könnte die effektive Produktion von Wasserstoff und anderen umweltfreundlichen Treibstoffen aus Wasser und Licht einen Schritt näher gerückt sein.
Die Wasserspaltung durch Licht nach dem Vorbild der Photosynthese könnte Wasserstoff und andere umweltfreundlichere Kraftstoffe liefern.

Die Wasserspaltung durch Licht nach dem Vorbild der Photosynthese könnte Wasserstoff und andere umweltfreundlichere Kraftstoffe liefern. scinexx.de/wissen

In der Photosynthese nutzten Pflanzen schon seit Jahrmillionen die Energie des Sonnenlichts, um Wassermoleküle in Wasserstoff und Sauerstoff zu spalten. Die Reaktionsprodukte nutzen sie, um energiereiche organische Verbindungen zu erzeugen. Nach dem gleichen Prinzip könnten auch wir Menschen die photokatalytische Wasserspaltung nutzen, um aus Wasser und Licht umweltfreundliche Treibstoffe wie Wasserstoff zu gewinnen.

Fahndung nach Katalysatoren

Doch es gibt einen Haken: Die Spaltung des Wassers durch Licht funktioniert nur, wenn ein geeigneter Katalysator anwesend ist. Bisher bestehen diese Elektroden jedoch meist aus wertvollen Edelmetallen und liefern nur eine mäßige Ausbeute. Neue, bessere Photoanoden sind aber nicht leicht zu identifizieren. So sind in den letzten vier Jahrzehnten lediglich 16 aussichtsreiche Kandidaten gefunden worden.

Ein Forscherteam um John Gregoire vom California Institute of Technology (Caltech) ist nun einen großen Schritt weitergekommen. Die Wissenschaftler haben eine Methode entwickelt, mit der geeignete Elektroden für die Wasserspaltung künftig schneller und effektiver aufgespürt werden können.

Blick in den "molekül-"Kocher": Mit diesem Reaktor lassen sich Katalysatorkandidaten nach Rezept produzieren.

Blick in den „molekül-„Kocher“: Mit diesem Reaktor lassen sich Katalysatorkandidaten nach Rezept produzieren.

Ein Atomsprühgerät und ultraschnelle Tester

Möglich wurde dies durch eine Kombination von computergestützter Fahndung in Moleküldatenbanken und automatisierten Experimenten. Ein erstes Gerät erzeugt dafür potenziell geeignete Verbindungen quasi nach Rezept. „Das funktioniert wie eine Art Atomsprühgerät und erzeugt neue Moleküle als dünne Filme“, erklärt Gregoire. „Diese können dann durch Hitze noch weiter optimiert werden.“

Um die so synthetisierten Verbindungen auf ihre Eignung als Photoanode zu testen, setzen die Forscher die dünnen Platten dem Sonnenlicht aus und messen in einem Photospektrometer ihre Lichtabsorption. Vielversprechende Kandidaten werden dann in einem weiteren Hochdurchsatz-Gerät darauf getestet, wie gut sie die Energie des Lichts in elektrochemische Reaktionen umsetzen.

„Der photoelektrochemische Reaktor führt diese Tests hundert bis tausendfach schneller durch als traditionelle Methoden“, erklärt Gregoire.

Zwölf Kandidaten auf einen Streich

In einem ersten Praxistest nutzten die Wissenschaftler ihre Prozesskette, um 174 Verbindungen von Vanadium und Sauerstoff mit einem Metall zu überprüfen. Und tatsächlich: Im Rahmen dieser Studie entdeckten Gregoire und seine Kollegen bereits zwölf neue Elektroden-Kandidaten für die künstliche Photosynthese. Auf einen Schlag hat sich damit der Fundus möglicher Photoanoden fast verdoppelt – von 16 auf 28.

So funktioniert die neue Methode für die Fahndung nach Photoanoden

Nach Ansicht der Forscher demonstriert dies, dass ihr neu entwickelter Prozess die Suche nach geeigneten Photoanoden deutlich beschleunigen kann: „Es ist spannend, zwölf neue potenzielle Photoanoden für die Herstellung von Solarkraftstoffen zu entdecken, aber noch aufregender ist es, eine Pipeline für die Entwicklung neuer Materialien zu haben,“ so Gregoire. (Proceedings of the National Academy of Sciences, 2017; doi: 10.1073/pnas.1619940114)

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Hyundai bringt Brennstoffzellen-SUV mit 800 km Reichweite

Donnerstag, 9. März 2017

Hyundai bringt Brennstoffzellen-SUV mit 800 km Reichweite

Das klingt überzeugend: 800 km Reichweite dank Brennstoffzelle, volltanken binnen drei Minuten. Der südkoreanische Hersteller Hyundai präsentiert auf dem Genfer Autosalon einen  ,

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Foto: Hyundai

Es ist nicht das erste Brennstoffzellenauto, das Hyundai anbietet.

Und jetzt folgt das neue Modell FE Fuel Cell Concept, das Hyundai in Genf präsentiert und ab 2018 gebaut wird. Es ist schon die vierte Technikgeneration der Brennstoffzelle bei Hyundai.

Gegenüber dem Hyundai ix35 Fuel Cell hat das neue Modell eine höhere Leistungsfähigkeit der Brennstoffzelle, die durch Zusammenführung von Wasserstoff und Sauerstoff den Strom für den Elektroantrieb produziert.

Das Design des Brennstoffzellen-SUV ist von fließendem Wasser beeinflusst. Die Reichweite des Autos soll bei 800 Kilometern liegen.

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Hyundai bringt Brennstoffzellen-SUV mit 800 km Reichweite

Laut Hyundai ist die Brennstoffzelle um 20 % leichter als bisher, bietet aber eine um 30 % höhere Energiedichte und arbeitet um 10 % effizienter. Das ermöglicht laut Werksangabe eine Reichweite von 800 Kilometern. Das sind laut Hyundai 200 Kilometer mehr als beim aktuellen Modell. Der ix35 Fuel Cell fährt mit einer Tankfüllung von 5,64 Kilogramm Wasserstoff 594 Kilometer weit. Der SUV hat die gleiche Tankkapazität wie der ix35.

Wasserdampf wird für besseres Raumklima genutzt

Weitere Details zur Brennstoffzelle nennt Hyundai noch nicht. Dafür ein nettes Detail zum Wasserdampf, der bei der Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff entsteht. Der Wasserdampf entweicht nicht einfach dem Auspuff, sondern wird zum Teil genutzt, um das Innenraumklima zu verbessern.

Aufbau des Mirai: Die gelben Tanks fassen 5 kg des gasförmigen Energieträgers. Kostenpunkt pro Kilogramm: 9,50 €.

Ausgesprochen gelungen ist das Design des SUV. Die Linienführung sei von fließendem

Wasser inspiriert, so Hyundai. Elemente des Wasser-Designs sind die schmalen Scheinwerfer und der kleine, nur angedeutete Kühlergrill.

Wind to Gas in Brunsbüttel

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Im Februar 2017 den 15.2.2017 werden wir das Projekt, an unserem Stammtisch in Flensburg vorstellen. Dazu laden wir sie natürlich recht herzlich ein.

 

Runder Tisch fürs Wasserstoff-Auto

DEUTSCH-DÄNISCHER SCHULTERSCHLUSS

vom 9. Dezember 2016

Aus der Redaktion des Flensburger Tageblatts

Energiestammtisch: Aktive beiderseits der Grenze wollen den Anfang für ein regionales Tankstellennetz machen

 

Moderne Mobilität ohne fossilen Sprit: Reinhard Christiansen plant eine mobile Tankstelle für Brennstoffzellenautos mit Wasserstoff.

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„Foto: (c) Willi Schewski“.

Sie wollen nicht mehr und nicht weniger, als Flensburg zur Hauptstadt der neuen Energien machen. Seit fünf Jahren kämpft der Verein Erneuerbare Energie & Speicher (EES) mit seinen knapp 80 Mitgliedern in der Region für den Durchbruch der grünen Wasserstoffwirtschaft. Was diese Region dafür prädestiniert? Neben Flensburg mit seinem beispiellosen Fernwärmenetz die Tatsache, dass Windstrom vor allem von der Westküste und der Geest für Millionen und Abermillionen Euro nicht den Weg in die Netze findet: Insgesamt 500 Millionen Euro würden so ungenutzt verschenkt, erklärte Vorstand Johnny Mahnke am Mittwochabend in Flensburg, wo rund 60 Aktive und Interessierte zum Sonder-Energiestammtisch gekommen waren. „Schleswig-Holstein verbrennt jeden Tag 20  000 Euro an der Westküste“, hatte Ingo Dewaldt von der Norddeutschen Eisenbahngesellschaft (NEG Niebüll) bereits beim November-Treffen gewettert. Dewaldt, der die Linie Niebüll-Dagebüll betreibt, würde gerne die ersten Triebzüge mit Wasserstoff nach Nordfriesland holen: „Hier ist es so, dass uns der Strom aus den Ohren quillt“. In Niedersachsen fahren solche Züge bereits.

Mittwochabend hatten die Wasserstofffreunde in Flensburg Besuch aus Sonderburg. Uffe Borup hat mit seiner Firma NEL (North Elektro-Lyse/Herning) bereits zehn Tankstellen zwischen Kopenhagen und Esbjerg in Betrieb. Wenn er aus Herning, wo der Elektrolyseur-Hersteller 2017 eine neue Zentrale einweiht, nach Berlin fährt, müsse er in Hamburg immer abfahren, um in der City Wasserstoff zu tanken, erzählte der Däne. Wenn die Grenzregion die erste Tankstelle hätte, wäre dieser zeitraubende Umweg nicht mehr notwendig. Horup hofft, dass sich die Wasserstoff-Technologie zuallererst bei Bussen durchsetzt. London mit seinem Pool von 9000 Bussen wolle aufgrund der Schadstoffbelastung keinen Diesel mehr. Borup berichtet, wie er mit dem H2-Bus lautlos durch London gerollt ist: „Die Überproduktion von Energie kann man mit Wasserstoff sehr gut zusammenbringen“, findet Uffe Borup. Was der Wasserstoff-Mobilität fehlt, ist allerdings die Masse. In ganz Dänemark fahren derzeit 70 Autos, nächstes Jahr sollen es 200 sein und 2018 rund 500. So richtig viel zu tanken gibt es da also noch nicht.

ees7-12637„Foto: (c) Willi Schewski“.

Der neue EES-Vorsitzende Peter Helms hofft, dass auch in und um Flensburg bald die ersten zehn Wasserstoffautos rollen. Wenn aus dem Kreis der Wasserstofffreunde zehn Wagen abgenommen würden, sinke nicht nur der Stückpreis unter 40  000 Euro – zugleich würde der Hersteller der Flensburger Region eine Tankstelle spendieren. Als idealen Tankstellenstandort sähen die EES-Aktiven am ehesten den Scandinavien-Park in der Nähe zu Dänemark und zur A7. Aber auch Pattburg nördlich der Grenze oder die Stadtwerke im Flensburger Norden seien vorstellbar. Wobei Wasserstofftanken nördlich der deutsch-dänischen Grenze einen großen Vorteil hätte: Mit einer Zapfsäule in Pattburg würden die komplizierten deutschen Bestimmungen umgangen. „Der Anfang muss gemacht werden. Hier oben brauchen wir eine Tankstelle“, verlangte EES-Vorstand Helms.

„Foto: (c) Willi Schewski“.

Womöglich steht die erste Säule bald aber etwas weit südwestlich auf Handewitter Gemeindegebiet. reinhard-christiansenBürgerwindpark-Betreiber Reinhard Christiansen und sein Projekt „Energie des Nordens“ haben in dieser Woche den Förderbescheid für das Vorhaben bekommen, das Windstrom zur Gastankstelle bringen soll. In Haurup in den kommenden beiden Jahren eine mobile Tankstelle entstehen. „Die Wasserstoffbranche sollte gebündelt Autos kaufen“, sagte Christiansens Projektleiter. Der Standort Haurup sei gewählt worden, weil man den produzierten Wasserstoff zunächst direkt in die große Nord-Süd-Gasleitung ein speisen will.

Ein Runder Tisch könnte die Interessen bündeln. Ein Bürgerwindpark-Vertreter aus dem Lübcke-Koog wies daraufhin, dass man mit dem ungenutzten grünen Strom aus Schleswig-Holstein 200  000 Autos antreiben könne: „Was wir bisher machen, ist absoluter Wahnsinn.“

Nun hoffen die Aktivisten auf eine Wasserstoffpolitik. Flensburgs künftige Oberbürgermeisterin Simone Lange haben sie bereits auf ihrer Seite: „Ob diese Technik oder Batterie – Konkurrenz belebt das Geschäft“, sagt sie, seit langem Vereinsmitglied. Sie liebäugelt bereits mit einem Wasserstoff-Dienstwagen