Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Energie: Preiswertere, weniger toxische und recycelbare Lichtsensoren zur Wasserstoffherstellung

17.04.2018

Die Nachahmung der Photosynthese von Pflanzen zur Umwandlung von stabilen und reichlich vorhandenen Molekülen wie H2O und CO2 in energieeffiziente Kraftstoffe (Wasserstoff) oder chemische Produkte für die Industrie zählt heute zu den größten Herausforderungen der Forschung. Der Einsatz der künstlichen Photosynthese in einer Lösung bleibt jedoch bislang aufgrund der Verwendung (zum Einfangen des Sonnenlichts) teurer und giftiger Metallverbindungen begrenzt.

Forscher des CNRS (französisches Zentrum für wissenschaftliche Forschung), der CEA (französische Behörde für Atomenergie und alternative Energien) und der Universität Grenoble Alpes haben nun eine effiziente Alternative entwickelt: halbleitende Nanokristalle (sogenannte Quantum Dots - Quantenpunkte) auf Kupfer-, Indium- und Schwefelbasis (preiswertere und weniger toxische Metalle). Die Ergebnisse ihrer Arbeit wurden am 10. April 2018 in der Fachzeitschrift Energy & Environmental Science veröffentlicht.


Production d'hydrogène issue de l'énergie solaire

Quelle: © Damien Jouvenot, Département de chimie moléculaire (CNRS/Université Grenoble Alpes)

Bei der künstlichen Photosynthese absorbieren die Chromophoren (auch: Photosensibilisatoren) die Lichtenergie und leiten die Elektronen an den Katalysator weiter, der die chemische Reaktion auslöst.

Obwohl in den letzten Jahren zahlreiche Fortschritte bei der Entwicklung von edelmetallfreien Katalysatoren erzielt wurden, basieren die meisten Photosensibilisatoren noch immer auf molekularen Verbindungen auf der Basis seltener und kostspieliger Metalle, wie Ruthenium und Iridium, oder auf halbleitenden anorganischen Materialien, die das giftige Metall Kadmium enthalten.

Durch die Bündelung ihrer Kenntnisse in der Werkstofftechnik (Halbleiter) und der Photokatalyse gelang den Forschern zum ersten Mal die effiziente Herstellung von molekularem Wasserstoff. Sie verbanden zu diesem Zweck halbleitende anorganische Nanokristalle (Quantenpunkte) mit einem Kern aus Kupfer- und Indiumsulfid, geschützt durch eine Zink-/Schwefelhülle, mit einem molekularen Katalysator auf Kobaltbasis.

Dieses „Hybrid“-System verbindet die exzellenten Eigenschaften zur Absorption sichtbaren Lichts und die Stabilität von anorganischen Halbleitern mit der Effizienz molekularer Katalysatoren. Kommt es zu einer Überschussproduktion von Vitamin-C (dem Elektronenlieferanten für das System) bewirkt dies eine bemerkenswerte katalytische Aktivität im Wasser – das bislang beste Ergebnis seit der Verwendung cadmiumfreier Quantenpunkte.

Die Leistungen dieses Systems liegen dank der großen Stabilität der anorganischen Materialien (die ohne größeren Aktivitätsverlust mehrfach recycelt werden können) weit über denen mit rutheniumbasierten Photosensibilisatoren.

Diese Ergebnisse zeigen das große Potential solcher Hybrid-Systeme zur Herstellung von Wasserstoff aus Sonnenenergie.

Quelle:
Artikel des CNRS, 10/04/2018, http://www2.cnrs.fr/presse/communique/5541.htm

Übersetzerin: Jana Ulbricht, jana.ulbricht@diplomatie.gouv.fr

Weitere Informationen:

https://www.wissenschaft-frankreich.de

Marie de Chalup | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Vernetzte Beleuchtung: Weg mit dem blinden Fleck
18.07.2018 | Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

nachricht Diamant – ein unverzichtbarer Werkstoff der Fusionstechnologie
17.07.2018 | Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Superscharfe Bilder von der neuen Adaptiven Optik des VLT

Das Very Large Telescope (VLT) der ESO hat das erste Licht mit einem neuen Modus Adaptiver Optik erreicht, die als Lasertomografie bezeichnet wird – und hat in diesem Rahmen bemerkenswert scharfe Testbilder vom Planeten Neptun, von Sternhaufen und anderen Objekten aufgenommen. Das bahnbrechende MUSE-Instrument kann ab sofort im sogenannten Narrow-Field-Modus mit dem adaptiven Optikmodul GALACSI diese neue Technik nutzen, um Turbulenzen in verschiedenen Höhen in der Erdatmosphäre zu korrigieren. Damit ist jetzt möglich, Bilder vom Erdboden im sichtbaren Licht aufzunehmen, die schärfer sind als die des NASA/ESA Hubble-Weltraumteleskops. Die Kombination aus exquisiter Bildschärfe und den spektroskopischen Fähigkeiten von MUSE wird es den Astronomen ermöglichen, die Eigenschaften astronomischer Objekte viel detaillierter als bisher zu untersuchen.

Das MUSE-Instrument (kurz für Multi Unit Spectroscopic Explorer) am Very Large Telescope (VLT) der ESO arbeitet mit einer adaptiven Optikeinheit namens GALACSI. Dabei kommt auch die Laser Guide Stars Facility, kurz ...

Im Focus: Diamant – ein unverzichtbarer Werkstoff der Fusionstechnologie

Forscher am KIT entwickeln Fenstereinheiten mit Diamantscheiben für Fusionsreaktoren – Neue Scheibe mit Rekorddurchmesser von 180 Millimetern

Klimafreundliche und fast unbegrenzte Energie aus dem Fusionskraftwerk – für dieses Ziel kooperieren Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler weltweit. Bislang...

Im Focus: Wiener Forscher finden vollkommen neues Konzept zur Messung von Quantenverschränkung

Quantenphysiker/innen der ÖAW entwickelten eine neuartige Methode für den Nachweis von hochdimensional verschränkten Quantensystemen. Diese ermöglicht mehr Effizienz, Sicherheit und eine weitaus geringere Fehleranfälligkeit gegenüber bisher gängigen Mess-Methoden, wie die Forscher/innen nun im Fachmagazin „Nature Physics“ berichten.

Die Vision einer vollständig abhörsicheren Übertragung von Information rückt dank der Verschränkung von Quantenteilchen immer mehr in Reichweite. Wird eine...

Im Focus: Was passiert, wenn wir das Atomgitter eines Magneten plötzlich aufheizen?

„Wir haben jetzt ein klares Bild davon, wie das heiße Atomgitter und die kalten magnetischen Spins eines ferrimagnetischen Nichtleiters miteinander ins Gleichgewicht gelangen“, sagt Ilie Radu, Wissenschaftler am Max-Born-Institut in Berlin. Das internationale Forscherteam fand heraus, dass eine Energieübertragung sehr schnell stattfindet und zu einem neuartigen Zustand der Materie führt, in dem die Spins zwar heiß sind, aber noch nicht ihr gesamtes magnetisches Moment verringert haben. Dieser „Spinüberdruck“ wird durch wesentlich langsamere Prozesse abgebaut, die eine Abgabe von Drehimpuls an das Gitter ermöglichen. Die Forschungsergebnisse sind jetzt in "Science Advances" erschienen.

Magnete faszinieren die Menschheit bereits seit mehreren tausend Jahren und sind im Zeitalter der digitalen Datenspeicherung von großer praktischer Bedeutung....

Im Focus: Erste Beweise für Quelle extragalaktischer Teilchen

Zum ersten Mal ist es gelungen, die kosmische Herkunft höchstenergetischer Neutrinos zu bestimmen. Eine Forschungsgruppe um IceCube-Wissenschaftlerin Elisa Resconi, Sprecherin des Sonderforschungsbereichs SFB1258 an der Technischen Universität München (TUM), liefert ein wichtiges Indiz in der Beweiskette, dass die vom Neutrino-Teleskop IceCube am Südpol detektierten Teilchen mit hoher Wahrscheinlichkeit von einer Galaxie in vier Milliarden Lichtjahren Entfernung stammen.

Um andere Ursprünge mit Gewissheit auszuschließen, untersuchte das Team um die Neutrino-Physikerin Elisa Resconi von der TU München und den Astronom und...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Innovation – the name of the game

18.07.2018 | Veranstaltungen

Wie geht es unserer Ostsee? Ein aktueller Zustandsbericht

17.07.2018 | Veranstaltungen

Interdisziplinäre Konferenz: Diabetesforscher und Bioingenieure diskutieren Forschungskonzepte

13.07.2018 | Veranstaltungen

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

Vernetzte Beleuchtung: Weg mit dem blinden Fleck

18.07.2018 | Energie und Elektrotechnik

BIAS erhält Bremens größten 3D-Drucker für metallische Luffahrtkomponenten

18.07.2018 | Verfahrenstechnologie

Verminderte Hirnleistung bei schwachem Herz

18.07.2018 | Medizin Gesundheit

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