Chemische Energieträger aus Sonnenlicht

In der Natur wandeln Pflanzen mittels Photosynthese Sonnenlicht in chemische Energie um und bilden damit die Grundlage für alle biogenen wie auch fossilen Energieträger. Was in der Natur funktioniert, kann auch künstlich nachgebildet werden. An der Universität Zürich läuft seit 2013 das Schwerpunktsprogramm «Solar Light to Chemical Energy Conversion» (University Research Priority Program URPP), welches sich mit diesem Thema beschäftigt. Ziele sind die Erforschung und Entwicklung neuartiger Moleküle und Materialien, welche die direkte Speicherung von solarer Energie in chemische Verbindungen ermöglichen. Am Ende stehen aus Wasser und CO₂ gewonnene Energieträger wie Wasserstoff und Kohlenmonoxid, welche die Basis bilden für die synthetische Herstellung von gasförmigen (Methan etc.) und flüssigen Kohlenwasserstoffen (Methanol, Diesel etc.).

Am letzten Freitag fand im Rahmen dieses URPP das Symposium «From Solar Light to Chemical Energy: a Look into the Future» statt, mit Beiträgen von führenden Wissenschafler wie Prof. Michael Grätzel (EPFL), Prof. Akira Fujishima (Tokyo Universität of Science) oder Dr. Heinz Frei, welcher das vom amerikanischen Departement of Energy schwerpunktmässig geförderte JCAP-Projekt «Molecular and Nanoscale Interfaces Project» leitet.

In der Schweiz werden Aktivitäten im Bereich photo-elektrochemische Wasserstoffproduktion vom BFE ebenfalls gefördert, so etwa in dem langjährigen Projekt PEChouse. In dieser Zusammenarbeit von EPFL, EMPA und ZHAW liegt der Fokus auf der Entwicklung von sogenannten PEC/PV-Tandemzellen mit dem Ziel einer möglichst hohen Effizienz und der Nutzung von kostengünstigen und in genügender Menge vorhandener Materialien. Das Projekt bildet ebenfalls eine Grundlage für internationale europäische Projekte wie PECdemo, PHOCS oder NanoPEC oder nationale Projekte wie Nano-Tera TANDEM. Weitere Informationen gibt es in diesen beiden Artikeln: onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201301106/epdf und www.sciencemag.org/content/345/6204/1593.full.pdf.

Oberholzer Stefan, Fachspezialist Energieforschung