Kalina Peneva und Konrad Hotzel von der Uni Jena untersuchen funktionale Farbstoffe. Dies ist Teil der Forschung zur Herstellung von Wasserstoff aus Sonnenlicht. Bildrechte: Anne Günther/Uni Jena

Wissen-News Uni Jena arbeitet an der Erzeugung von Wasserstoff durch Sonnenlicht

18. Dezember 2023, 12:14 Uhr

Wasserstoff könnte zu einem wichtigen Faktor bei der Energiewende werden. Jenaer Forschende haben nun eine Methode entwickelt, mit dem das Element nachhaltig aus Lichtenergie erzeugt werden kann.

Die Produktion von Wasserstoff aus Sonnenlicht ist eine Möglichkeit, das Element, das als bedeutsam für die Energiewende angesehen wird, möglichst nachhaltig zu produzieren. Dafür braucht es ein effizientes Katalysatorsystem, das zudem günstig, verfügbar und ressourcenschonend sein sollte. Einem Forschungsteam um Kalina Peneva vom Institut für Organische Chemie und Makromolekulare Chemie der Uni Jena ist nun ein wichtiger Schritt in diese Richtung gelungen. Dazu entwickelten die Experten Farbstoffe, die ohne Metalle auskommen, einfach herzustellen sind und die absorbierte Lichtenergie auf einen Katalysator übertragen, der damit Wasserstoff produziert.

Vorgang ähnlich wie beim Leuchten unter Schwarzlicht

"Genauer gesagt, absorbieren diese Farbstoffmoleküle Licht und wandeln dessen Energie in einen langlebigen, angeregten Zustand innerhalb des Moleküls um", erläutert Peneva. Dieser Vorgang sei vergleichbar mit der Fluoreszenz, wie man sie von Gegenständen oder Kleidungsstücken kennt, die unter Schwarzlicht hell leuchten. "Allerdings geben unsere Farbstoffe die Energie nicht wieder als Licht ab", so die Forscherin. "Stattdessen nutzen wir diese gespeicherte Energie, indem sie auf einen darauf abgestimmten Katalysator übertragen wird. Dieser erzeugt dann Wasserstoff aus Wasser."

Die Resultate des Jenaer Teams seien schon vielversprechend. "Obwohl wir nicht die höchste Effizienz erreicht haben, sind die Ergebnisse sehr gut und zeigen vor allem ein großes Potenzial für praktische Anwendungen", betont Kalina Peneva. "Konkret machen wir das an der Turnover-Number, kurz: TON, fest; einer wichtigen Kennzahl für die Leistungsfähigkeit von Katalysatoren. Und die ist mit circa 4.000 auf einem guten Wert." Die Forschenden überlegen nun, ob sie ihren Ansatz mit möglichen Industriepartnern weiterentwickeln.

Links/Studien

Die Studie "Unlocking the potential of ketocoumarins: efficient photosensitizers for sustainable light driven hydrogen evolution" ist im Fachjournal "Journal of Materials Chemistry A" erschienen.

cdi/pm