Robert Klatt
Die Elektrolyse von Wasserstoff benötigt viel Strom. Ein neues Photoreaktorpaneel, das Wasserstoff nur mit Sonnenlicht und Wasser gewinnen kann, soll die Produktion günstiger und skalierbarer machen.
Eggenstein-Leopoldshafen (Deutschland). Grüner Wasserstoff soll nicht elektrifizierbare Bereiche klimaneutral machen, etwa als Treibstoff für das CO₂-neutrale Flugzeug von Beyond Aero. Die Wissenschaft und viele Unternehmen arbeiten deshalb intensiv daran, die Wasserproduktion effizienter zu machen, darunter das australische Start-up Hysata, das einen optimierten Elektrolyseur entwickelt hat. Dieses System benötigt trotz der hohen Effizienz (95 %) aber noch immer viel Strom, um Wasserstoff in relevanten Mengen produzieren zu können.
Das Start-up Photreon, ein Gründungsprojekt des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT), hat nun eine Alternative für die komplexe und teure Elektrolyse vorgestellt. Dabei handelt es sich um ein Photoreaktorpaneel, das ohne Elektrolyseure, nur mit Sonnenlicht und Wasser Wasserstoff gewinnen kann. Die Wasserstoffproduktion soll durch die modularen Solarpanelle deutlich einfacher und wirtschaftlicher werden.
„Wir überspringen den Umweg über stromgebundene Elektrolyse und produzieren chemische Energie aus Sonne und Wasser.“
Die Photoreaktorpaneele nutzen die Photokatalyse, bei der das einfallende Sonnenlicht nicht nur zur Stromproduktion dient, sondern eine chemische Reaktion auslöst. Die lichtaktiven Materialien nutzen die Energie des Sonnenlichts, um Elektronen anzuregen. Diese Ladungsträger lösen daraufhin die Spaltung von Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff aus.
„Photovoltaik und Elektrolyseur werden in einem Prozessschritt durch das Photoreaktorpaneel ersetzt. Das senkt die Systemkosten und -komplexität bei der Produktion von grünem Wasserstoff erheblich.“
Das Start-up Photreon hat die Technik inzwischen patentiert. Das Patent beschreibt, wie das Sonnenlicht im Photoreaktorpaneel gezielt geführt wird, um das Material im Inneren optimal zu erreichen, um eine möglichst hohe Wasserstoffausbeute zu erzielen. Ein weiterer Vorteil des patentierten Designs sind die simple Großserienfertigung und die günstigen Materialien, die einen großindustriellen Einsatz ermöglicht.
„Wir haben die Reaktorgeometrie so ausgelegt, dass Lichttransport, chemische Reaktion und Abtransport der Produkte optimal zusammenspielen und konnten so die Wasserstoffproduktion in unserem Ein-Quadratmeter-Prototyp zeigen.“
Laut den Entwicklern soll das System in Zukunft Wasserstoff an Orten produzieren, wo dieser bisher zu teuer ist oder es keine ausreichende Logistik gibt. Die Photoreaktorpaneele können zudem an Orten mit sehr hoher Sonneneinstrahlung installiert werden, um dort neben Solarstrom ein weiteres Gut zu produzieren.
„Gerade dort, wo weder Stromnetze noch eine Anbindung an ein Wasserstoffnetz vorhanden sind, eröffnet unsere Technologie neue Spielräume für die lokale Erzeugung.“
Quellen:
Pressemitteilung des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT)
Internetseite von Photreon
