Wasserstoff wird seit Jahren von Experten und Forschern als die Energieform der Zukunft gehandelt. Das Gas kann Autos antreiben, in Kraftwerken wieder zu Strom werden und es ist umweltfreundlich - solange es aus erneuerbaren Energiequellen wie Wind und Sonne gewonnen wird. Bisher aber ist der Prozess über die sogenannte Elektrolyse, bei der Wasser unter Strom gesetzt wird und sich in Sauerstoff und Wasserstoff aufspaltet, eher umständlich und energieaufwendig.
US-Forscher haben nun ein Verfahren entwickelt, mit dem sich Wassesrtoff sehr viel direkter produzieren lässt.
Ein Wald aus nanofeinen Goldfädchen, von der Sonne bestrahlt, spaltet das Wasser, das ihn umgibt, in Wasserstoff und Sauerstoff auf. Das ist, grob vereinfacht, der neue Prozess zur energetischen Nutzung des Sonnenlichts, den Chemiker und Materialwissenschaftler der University of California in Santa Barbara entwickelt haben. Sie glauben, dass sich mit dieser Technik das Sonnenlicht langfristig effektiver nutzen lässt als mit Solarzellen oder solarthermischen Kraftwerken.
An der Oberfläche der Goldfäden geraten Elektronen in Schwingungen, wenn sie von Lichtteilchen getroffen werden. Bei anhaltender Bestrahlung wandern sie bis zum Ende der Fäden, die mit einer dünnen Schicht aus Titandioxid bedeckt sind. Dieser wirkt wie ein Filter. Er lässt nur Elektronen durch, die an Nanopartikeln aus Platin landen. Das Platin sorgt als Katalysator dafür, dass sich Wasserstoff bildet, der erwünschte Energieträger. Er kann wie Erdgas verbrannt werden, um Strom zu erzeugen oder Fahrzeuge anzutreiben.
An den nach dem Abwandern eines Teils der Elektronen elektrisch positiv geladenen Oberfläche der Goldfäden entsteht mit Hilfe eines Kobaltborat- Katalysators, mit dem das umgebende Wasser angereichert ist, Sauerstoff – das Wasser ist in seine Bestandteile zerlegt.
Als großen Vorteil sehen es die kalifornischen Forscher an, dass die Goldfäden bei diesem Prozess ebenso wenig verbraucht oder zerstört werden wie die übrigen Werkstoffe, die dabei eine Rolle spielen. „Der Versuch lief über mehrere Wochen, ohne dass es irgendein Anzeichen für ein Versagen gab“, sagt Professor Martin Moskovits, der die Entwicklung leitet.
Er gibt zu, dass seine Technik derzeit noch deutlich teurer und weniger effektiv ist als andere Verfahren, Energie aus der Sonnen zu gewinnen, verweist aber darauf, dass es Jahrzehnte gedauert hat, ehe die Fotovoltaik ihr jetziges hohes Niveau erreichte. Bei der Goldfädchentechnik werde es sicher schneller gehen. „Wir können uns schon eine Strategie vorstellen, mit der sich die Entwicklung beschleunigen lässt.“
