Neuer Weg der Wasserstoffproduktion aus Wasser – Durchbruch für Solarenergie-Konversion und -speicherung?
Mit der Kraft der Sonne und ultradünnen Schichten aus Eisenoxid (gemeinhin als Rost bekannt), haben Forscher des Technion-Israel Institute of Technology einen neuen Weg gefunden, um Wassermoleküle in Wasserstoff und Sauerstoff zu spalten. Der Durchbruch, der am 12.11.2012 in Science Daily veröffentlicht wurde, könnte zu billigeren, effizienteren Möglichkeiten führen, Solarenergie in Form von Wasserstoff-basierte Treibstoffe zu speichern. Dies könnte ein wichtiger Schritt in der Entwicklung tragfähigen Ersatzes für fossile Brennstoffe sein.
„Unser Ansatz ist der erste seiner Art“, sagt der leitende Forscher Associate Prof. Avner Rothschild, des Department of Materials Science and Engineering. „Wir haben einen Weg gefunden, um Licht in ultradünnen Schichten aus Eisenoxid, die 5.000-mal dünner als typisches Büro-Papier sind, fangen zu fangen. Dies ist der Schlüssel der es ermöglicht einen hohen Wirkungsgrad und niedrige Kosten zu erreichen. “ (Siehe Video auf: www.youtube.com)
Effiziente Absorption in ultradünnen Schichten
Eisenoxid ist eine geläufiges Halbleitermaterial, kostengünstig zu produzieren, in Wasser stabil, und – im Gegensatz zu anderen Halbleitern wie Silizium – kann es Wasser oxidieren ohne selbst zu oxidieren, korrodieren oder sich zu zerlegen. Aber es bringt auch Herausforderungen mit sich. Die größte ist, einen Weg zu finden die schlechten elektrischen Transporteigenschaften zu überwinden. Forscher haben seit Jahren mit dem Kompromiss zwischen Lichtabsorption und der Trennung und Sammlung von photogenerierten Ladungsträger zu kämpfen, bevor diese durch Rekombination sterben.
„Unser Licht-Trapping-Schema überwindet diesen Kompromiss, eine effiziente Absorption in ultradünnen Schichten, wobei die photogenerierten Ladungsträger effizient gesammelt werden“, sagt Prof. Rothschild. „Das Licht wird in Viertel-Wellen- oder noch tieferen Sub-Wellenlängen-Filmen auf Spiegel-ähnlichen Rückreflektor-Substraten gefangen. Interferenzen zwischen Vorwärts-und Rückwärts-Ausbreitungs-Wellen verstärken die Lichtabsorption in der Nähe der Oberfläche, und die photoerzeugten Ladungsträger werden gesammelt, bevor sie absterben. “