Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neuer Photokatalysator zur Wasserstofferzeugung arbeitet bei Bestrahlung mit Licht im sichtbaren Bereich

23.05.2005


Energie nutzbar zu machen ist ein zentrales Problem unserer Zivilisation. Könnten wir nicht einfach wie die Grünpflanzen per Photosynthese Licht in chemische Energie umwandeln? Im Prinzip ja: So lässt sich Wasserstoff photokatalytisch aus Wasser freisetzen, der Wasserstoff betreibt dann stromerzeugende Brennstoffzellen - eine saubere Energiegewinnung, die ohne fossile Brennstoffe auskommt. An sich sind photokatalytische Zellen sehr einfach aufgebaut. Den Katalysator in Wasser geben, mit Sonnenlicht bestrahlen und den Wasserstoff auffangen - fertig. Worauf warten wir also noch? So einfach ist es eben doch nicht. "Alles steht und fällt mit dem Katalysator," erklärt Akihiko Kudo von der Tokyo University of Science. "Damit das System wirtschaftlich arbeitet, muss der Katalysator das Sonnenlicht effektiv nutzen." Es gibt zwar schon eine ganze Reihe Photokatalysatoren, die Wasser unter UV-Bestrahlung spalten. Aber dabei wird ein großer Teil des Sonnenlichts nicht genutzt, denn fast alle dieser Katalysatoren können den sichtbaren Lichtanteil nicht verwerten. Kudos Team hat nun einen neuen Katalysator entwickelt, der unter Bestrahlung mit sichtbarem Licht arbeitet.



Warum ist es so schwierig, den "perfekten" Photokatalysator zu entwickeln? Lichtteilchen sind kleine Energiepakete. Fallen sie auf ein lichtempfindliches Halbleitermaterial, geben sie ihre Energie an dessen Elektronen ab. Ein so angeregtes Elektron kann sich vom Atomverband lösen, wenn seine Energie ausreicht. Das Elektron geht dann von einem Valenzband genannten Energieniveau in das Leitungsband über. Im Valenzband hinterlässt es ein "Loch". Löcher können formal wie positiv geladene Teilchen behandelt werden. Zwischen Valenz- und Leitungsband liegt eine verbotene Zone, die "Bandlücke". Diese Energiedifferenz muss zur Wellenlänge des Lichts passen, damit es effektiv absorbiert werden kann. Mit der richtigen Mischung dotierter Halbleiter gelang es den Wissenschaftlern, ein Material mit passender Bandlücke auszutüfteln: Ihr Katalysator ist eine feste Lösung aus Zinksulfid, Kupfer-Indium-Sulfid und Silber-Indium-Sulfid (ZnS-CuInS2-AgInS2). Beladen mit dem Metall Ruthenium entsteht ein hochaktiver Photokatalysator mit einer deutlich breiteren Wellenlängenabsorption.



Damit die durch das Licht erzeugten Elektronen und Löcher für chemische Reaktionen, wie der Entstehung von Wasserstoff, zur Verfügung stehen, müssen sie auf gelöste Substanzen übertragen werden. Dies läuft an speziellen reaktiven Stellen auf der Oberfläche des Photokatalysators ab und funktioniert im konkreten Fall, wenn Sulfide (S2-) und Sulfite (SO32-) als so genannte Opferreagenzien in der Lösung sind, die die Löcher irreversibel aufnehmen. Positiv geladene Wasserstoffionen nehmen die Elektronen auf und bilden Wasserstoffgas.

"Wenn die praktische Anwendung gelingt", so Kudo, "ließe sich Wasserstoff mit Hilfe unerwünschter Nebenprodukte von Chemieanlagen und Kraftwerken gewinnen: Schwefelwasserstoff und Schwefeldioxid sind die Ausgangstoffe für Sulfide und Sulfite."

Kontakt:
Prof. Dr. A. Kudo
Departmen of Applied Chemistry
Faculty of Science
Tokyo University of Science
1-3 Kagurazaka
Shinjuku-ku
Tokyo 162-8601
Japan
Tel.: (+81) 33235-8267
Fax: (+81) 33235-2214
E-mail: a-kudo@rs.kagu.tus.ac.jp

Angewandte Chemie Presseinformation Nr. 19/2005
Angew. Chem. 2005, 117

ANGEWANDTE CHEMIE
Postfach 101161
D-69451 Weinheim
Tel.: 06201/606 321
Fax: 06201/606 331
E-Mail: angewandte@wiley-vch.de

| idw
Weitere Informationen:
http://www.gdch.de
http://www.angewandte.de

Weitere Berichte zu: Bestrahlung Elektron Katalysator Photokatalysator Sonnenlicht Wasserstoff

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Software mit Grips
20.04.2018 | Max-Planck-Institut für Hirnforschung, Frankfurt am Main

nachricht Einen Schritt näher an die Wirklichkeit
20.04.2018 | Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Software mit Grips

Ein computergestütztes Netzwerk zeigt, wie die Ionenkanäle in der Membran von Nervenzellen so verschiedenartige Fähigkeiten wie Kurzzeitgedächtnis und Hirnwellen steuern können

Nervenzellen, die auch dann aktiv sind, wenn der auslösende Reiz verstummt ist, sind die Grundlage für ein Kurzzeitgedächtnis. Durch rhythmisch aktive...

Im Focus: Der komplette Zellatlas und Stammbaum eines unsterblichen Plattwurms

Von einer einzigen Stammzelle zur Vielzahl hochdifferenzierter Körperzellen: Den vollständigen Stammbaum eines ausgewachsenen Organismus haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Berlin und München in „Science“ publiziert. Entscheidend war der kombinierte Einsatz von RNA- und computerbasierten Technologien.

Wie werden aus einheitlichen Stammzellen komplexe Körperzellen mit sehr unterschiedlichen Funktionen? Die Differenzierung von Stammzellen in verschiedenste...

Im Focus: Spider silk key to new bone-fixing composite

University of Connecticut researchers have created a biodegradable composite made of silk fibers that can be used to repair broken load-bearing bones without the complications sometimes presented by other materials.

Repairing major load-bearing bones such as those in the leg can be a long and uncomfortable process.

Im Focus: Verbesserte Stabilität von Kunststoff-Leuchtdioden

Polymer-Leuchtdioden (PLEDs) sind attraktiv für den Einsatz in großflächigen Displays und Lichtpanelen, aber ihre begrenzte Stabilität verhindert die Kommerzialisierung. Wissenschaftler aus dem Max-Planck-Institut für Polymerforschung (MPIP) in Mainz haben jetzt die Ursachen der Instabilität aufgedeckt.

Bildschirme und Smartphones, die gerollt und hochgeklappt werden können, sind Anwendungen, die in Zukunft durch die Entwicklung von polymerbasierten...

Im Focus: Writing and deleting magnets with lasers

Study published in the journal ACS Applied Materials & Interfaces is the outcome of an international effort that included teams from Dresden and Berlin in Germany, and the US.

Scientists at the Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) together with colleagues from the Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) and the University of Virginia...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Internationale Konferenz zur Digitalisierung

19.04.2018 | Veranstaltungen

124. Internistenkongress in Mannheim: Internisten rücken Altersmedizin in den Fokus

19.04.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Juni 2018

17.04.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Grösster Elektrolaster der Welt nimmt Arbeit auf

20.04.2018 | Interdisziplinäre Forschung

Bilder magnetischer Strukturen auf der Nano-Skala

20.04.2018 | Physik Astronomie

Kieler Forschende entschlüsseln neuen Baustein in der Entwicklung des globalen Klimas

20.04.2018 | Geowissenschaften

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics