MOFs als Schlüssel zur nachhaltigen Wasserstoffproduktion
Ein Forscherteam um Kyriakos Stylianou von der University of Oregon hat ein metallorganisches Gerüst (MOF) entwickelt, das die katalytische Spaltung von Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff mit Hilfe von Sonnenlicht beschleunigt. MOFs sind hochporöse Strukturen aus Metallatomen, die durch organische Moleküle miteinander verbunden sind.
11.09.2024
Instrument gegen Klimawandel
Laut Stylianou bieten die Forschungsergebnisse ein vielversprechendes Instrument im Kampf gegen Treibhausgasemissionen und Klimawandel. Emissionsfreier Wasserstoff, der mit Sonnenlicht als einziger Energiequelle aus Wasser gewonnen wird, kann umweltfreundlich zur Strom- und Wärmeerzeugung genutzt werden.
Die Hauptbestandteile für die Herstellung des Katalysators sind Rutheniumoxid und mit Schwefel und Stickstoff dotiertes Titanoxid. Die Forscher der University of Oregon passten das Verhältnis dieser Ausgangsmaterialien an und stellten fest, dass das MOF mit dem geringsten Anteil an Rutheniumoxid die höchste Wasserstoffproduktionsrate erzielte. Mit nur einem Gramm dieses Katalysators konnten in einer Stunde 10,7 Gramm Wasserstoff erzeugt werden. Dabei wurde eine Lichtausbeute von zehn Prozent erreicht, ein Rekordwert, so der Chemiker.
Reichhaltige Wasserstoffquelle
„Wasser ist eine reichhaltige Wasserstoffquelle, und die Photokatalyse bietet eine Methode, um die reichlich vorhandene Sonnenenergie der Erde für die Wasserstoffproduktion nutzbar zu machen. Rutheniumoxid ist nicht billig, aber die in unserem Photokatalysator verwendete Menge ist minimal. Wenn ein Katalysator eine gute Stabilität und Reproduzierbarkeit aufweist, werden die Kosten für diese geringe Menge an Rutheniumoxid für industrielle Anwendungen weniger wichtig“, so Stylianou.
Derzeit wird Wasserstoff zu über 90 Prozent aus Erdgas gewonnen, was zu erheblichen CO2-Emissionen führt und den Klimawandel vorantreibt. „Grüne“ Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff sind derzeit noch teuer. Während fossiler Wasserstoff für rund 1,50 Dollar pro Kilogramm zu haben ist, kosten umweltfreundliche Verfahren etwa fünf Dollar. Die neue Technologie aus Oregon könnte die Produktionskosten jedoch deutlich senken.
