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News: Wasserstoff in einem Schritt

Die Anhänger erneuerbarer Energien träumen schon lange davon, fossile Brennstoffe durch Wasserstoff als Energieträger zu ersetzen. Zwar können Solarzellen eingesetzt werden, um Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff zu spalten, doch war dieser Weg bisher zu teuer, um sich durchzusetzen. Vielleicht kann eine neue Technik zur Lösung des Problems beitragen. Sie liefert den Wasserstoff direkt und mit annähernd doppelt so hohem Wirkungsgrad wie bisherige Anlagen.
Häufig wird Wasserstoff als der ultimative Energieträger angesehen, da bei seiner Verbrennung nur Wasser als "Abfallprodukt" entsteht. Das Gas ist im Prinzip einfach herzustellen: einfach zwei Elektroden in Wasser halten und eine elektrische Spannung anlegen. Doch dieser als Elektrolyse bekannte Prozeß ist teuer und wird üblicherweise mit Strom aus konventionellen oder Atomkraftwerken angetrieben. Darum bemühen sich einige Ingenieure, "das Kabel zum Stromnetz zu kappen", indem sie die Elektrolyse mit Sonnenenergie antreiben.

Ihre Wasserspalter arbeiten mit Hilfe von Solarzellen auf Halbleiterbasis, die Photonen absorbieren und die entstehenden beweglichen Ladungsträger zu den Elektroden weiterleiten. Allerdings sind Materialien, die gerade die richtige Menge Energie aufbringen, um Wasserstoff und Sauerstoff zu bilden, eher schlechte Lichtabsorber.

Um das Problem zu umgehen, haben die Chemiker John Turner und Oscar Khaselev vom National Renewable Laboratory in Golden zwei verschiedene Halbleiterschichten miteinander kombiniert (Science vom 17. April 1998). Die eine besteht aus Galliumindiumphosphid und absorbiert ultraviolettes sowie sichtbares Licht. Sie gibt Elektronen ab, deren Energie ausreicht, um Wasserstoffgas zu produzieren. Die andere ist aus Galliumarsenid, absorbiert infrarotes Licht und liefert die positiven Ladungen, um die Bildung von Sauerstoff zu ermöglichen. Der Wirkungsgrad (der Energiegehalt des Wasserstoffs bezogen auf den des Lichtes) lag fast bei 12,5 Prozent.

Trotz der guten Ausbeute sind die Forscher noch nicht ganz zufrieden, denn noch kann ihr "sauberer" Wasserstoff nicht mit dem billigen Gas konkurrieren, das mit der Energie aus fossilen Brennstoffen hergestellt wurde. Aber sie arbeiten bereits daran, günstigere Halbleiter mit ähnlich guten Eigenschaften zu finden.

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