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Montag, 22. Juli 2019
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Wissenschaft & Technik, Technologien

Grafitbeschichtung: Ein Schritt in Richtung solar produziertem Hydrogenkraftstoff

Mittwoch, 15. Mai 2019

Forscher des Centre for Sustainable Chemical Technologies der University of Bath sind einer nachhaltigen Art, Hydrogenkraftstoff herzustellen, auf der Spur.

Perowskit-Solarzellen arbeiten auch bei schlechten Lichtverhältnissen (Symbolbild.) Bildquelle: mrganso / Pixabay.

Perowskit-Solarzellen arbeiten auch bei schlechten Lichtverhältnissen (Symbolbild.) Bildquelle: mrganso / Pixabay.

Um die CO2-Emissionen erheblich zu reduzieren und so dem Klimawandel zu begegnen, werden sauberere Energiealternativen gesucht. Wasserstoff ist eine CO2-emissionsfreie Kraftstoffalternative, die zum Antrieb von Autos verwendet werden kann und nur Wasser als Abfallprodukt produziert. Sie kann durch Spaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff hergestellt werden, erfordert aber große Mengen an Strom. Der größte Teil des Stroms wird durch die Verbrennung von Methan erzeugt, weshalb Forscher der University of Bath neue Solarzellen entwickeln, die Lichtenergie direkt zur Wasserspaltung nutzen.

Perowskit-Solarzellen sind kostengünstiger in der Herstellung

Die meisten Solarzellen, die derzeit auf dem Markt sind, bestehen aus Silizium, sind teuer und benötigen viel hochreines Silizium zur Herstellung. Sie sind auch ziemlich dick und schwer, was ihre Einsatzmöglichkeiten einschränkt. Perowskit-Solarzellen, die Materialien mit der gleichen 3D-Struktur wie Calcium-Titanoxid enthalten, sind kostengünstiger in der Herstellung und dünner. Sie arbeiten zudem auch bei schlechten Lichtverhältnissen und können eine höhere Spannung erzeugen als Siliziumzellen, was bedeutet, dass sie in Innenräumen zur Stromversorgung von Geräten verwendet werden können, ohne dass ein Netzstecker erforderlich ist.
Der Nachteil ist, dass sie im Wasser instabil sind, was ein großes Entwicklungshindernis darstellt und auch ihre Verwendung für die direkte Erzeugung von sauberen Wasserstoffkraftstoffen einschränkt. Das Team aus Wissenschaftlern und Chemieingenieuren vom Centre for Sustainable Chemical Technologies der University of Bath hat dieses Problem durch die Verwendung einer wasserdichten Beschichtung aus Graphit gelöst.

Beschichtete Zellen arbeiteten 30 Stunden unter Wasser

Sie testeten die Abdichtung, indem sie die beschichteten Perowskit-Zellen in Wasser tauchten und die gewonnene Sonnenenergie nutzten, um Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff zu spalten. Die beschichteten Zellen arbeiteten 30 Stunden unter Wasser - zehn Stunden länger als der bisherige Rekord.

Nach dieser Zeit ist der Klebstoff, der die Beschichtung mit den Zellen verbindet, nicht mehr funktionsfähig; die Wissenschaftler gehen davon aus, dass die Verwendung eines stärkeren Klebstoffs die Zellen noch länger stabilisieren könnte.

Die komplette Studie findet sich hier.

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