Goldene Sterne als Solarbatterie

Wenn sternförmige Nanopartikel aus Gold mit dem Halbleiter Titandioxid beschichtet und dem Sonnenlicht ausgesetzt werden, können sehr effizient aus Wasser Wasserstoff produzieren. Er lässt sich leicht lagern, sodass er dann zur Stromerzeugung genutzt werden kann, wenn die Sonne nicht scheint.

Quelle: Ashley Pennington/Rutgers University New Brunswick

Sternförmige Goldnanopartikel, die mit einem Halbleiter beschichtet sind, ermöglichen eine effiziente Produktion von Wasserstoff aus Wasser.

Gold fasziniert die Menschen seit jeher. Wir stellen nicht nur Schmuck daraus her, sondern benutzen es auch in vielen anderen Bereichen, etwa der Elektrotechnik. Wissenschaftler der Rutgers University in New Jersey haben einen Weg gefunden, das glänzende Metall auch in der Energiegewinnung einzusetzen. Wie es in einer Mitteilung heisst, erzeugen sie damit Wasserstoff, der wiederum zur Stromgewinnung verwendet werden kann.

Die Forscher beschichteten sternförmige Nanopartikel aus Gold mit dem Halbleiter Titandioxid und setzten das Material dann in einem Behälter mit Wasser dem Sonnenlicht aus. «Statt ultraviolettes Licht zu verwenden, wie es in der Praxis üblich ist, nutzten wir sichtbares und infrarotes Licht, um die Elektronen in den Goldnanopartikeln anzuregen», so Materialwissenschaftlerin Laura Fabris, die die Studie zusammen mit Biochemiker Fuat Celik durchführte. Das Ergebnis war, dass die Elektronen sehr effektiv in den Halbleiter wanderten, der die Spaltung des Wassers katalysiert. Die Ausbeute an Wasserstoff sei vier Mal so gross, verglichen mit herkömmlichen Methoden, die zur Spaltung von Wasser mittels Sonnenlicht angewendet würden. Weil sich Wasserstoff relativ leicht lagern lässt, ist er hervorragend als Speicher geeignet. So kann er zur Stromerzeugung genutzt werden, wenn die Sonne nicht scheint.

Die Herstellung der goldenen Nano-Sternchen benötigt nur wenig Energie, wie es weiter heisst. Denn der Prozess läuft bei niedrigen Temperaturen ab. «Unsere Ergebnisse sind sowohl von der Materialseite als auch von der katalytischen Wirkung betrachtet wirklich aufregend», so Fabris. Sie ist überzeugt, dass diese neue Technik noch mehr kann als Wasser zu spalten. «Wenn wir besser verstehen, was genau in den Materialien passiert, wenn sie Sonnenlicht ausgesetzt sind, können wir die Werkstoffe so designen, dass auch andere Anwendungen möglich sind.» Unter Umständen lasse sich sogar das Klimagas Kohlendioxid in einen Wertstoff verwandeln. «In Zukunft könnten wir die Art und Weise, wie wir Sonnenlicht nutzen, erheblich erweitern.» (pd/mt)