Mit Sonnenlicht zum Wasserstoff

Ein Weg, Sonnenenergie direkt in chemischen Verbindungen zu speichern, ist die heterogene photokatalytische Wasserspaltung. Dabei werden in Wasser suspendierte Halbleiter mit Sonnenlicht bestrahlt (Abbildung 1, S. 632). Die Absorption des Lichts generiert Ladungsträger, die dann an der Oberfläche des Halbleiters Wasser oxidieren und Protonen zu Wasserstoff reduzieren.

Dieser solare Wasserstoff ließe sich nicht nur speichern und etwa in Brennstoffzellen zur Umwandlung in elektrische Energie nutzen, sondern wäre auch eine Option für eine solare Raffinerie: Dabei entstehen mit Methan, Ammoniak oder Methanol solare Brennstoffe und Basischemikalien.¹

Halbleiteroxide für die Wasserspaltung

Halbleiteroxide wie Titandioxid oder Zinkoxid sind in vielen Alltagsprodukten präsent, sei es in Farben, in Sonnencremes oder in Zahnpasta. Beide Materialien absorbieren UV-Licht und erscheinen somit weiß. Ihre Bandlücken betragen etwa 3,2 eV (ZnO und Anatas-Modifikation des TiO2). Das auf der Erdoberfläche ankommende Sonnenlicht enthält aber nur 4 Prozent UV-Licht (Abbildung 2, S. 632); 96 % des Sonnenlichts bleibt an diesen Materialien für Photokatalyse ungenut

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