Lesedauer: 3 Minuten

Hochleistungsbauelemente für die solare Wasserstoffgewinnung

Ein innovativer Ansatz aus Ilmenau

Die Technische Universität Ilmenau (TU Ilmenau) spielt eine zentrale Rolle bei der Entwicklung von Hochleistungsbauelementen für die photoelektrochemische (PEC) Herstellung von Wasserstoff aus Sonnenenergie.

Das Bundesforschungsministerium (BMBF) fördert eine neue Nachwuchsgruppe um Dr. Agnieszka Paszuk, wissenschaftliche Mitarbeiterin am Fachgebiet Grundlagen für Energiematerialien der TU Ilmenau. | Fotos: TU Ilmenau/Michael Reichel

Im Institut für Physik der TU Ilmenau arbeitet eine von sieben vom Bundesforschungsministerium geförderten Nachwuchsforschungsgruppen im Rahmen der Fördermaßnahme SINATRA daran, die Oberflächen von Halbleitern gezielt zu manipulieren. Im Projekt PARASOL („Passivierungsschutzschichten für Multiabsorber: Hochleistungsbauelemente für die photoelektrochemische Herstellung von Solarbrennstoffen“) entwickeln Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler um Dr. Agnieszka Paszuk dünne, stabile und effiziente Schutzschichten aus Metalloxiden für PEC-Zellen.

Die Vision: Grüne Energie aus Sonnenlicht

Die globale Energieversorgung steht vor großen Herausforderungen. Weltweit suchen Forschende deshalb nach Alternativen zu den herkömmlichen fossilen Energieträgern. Fossile Brennstoffe sind endlich, klimaschädlich und teuer. Daher ist die Entwicklung nachhaltiger und sauberer Energiequellen von immenser Bedeutung. Solare Brennstoffe, die mithilfe von Sonnenenergie erzeugt werden, bieten eine vielversprechende Lösung. Insbesondere grüner Wasserstoff, der durch PEC-Prozesse gewonnen wird, gilt als Energieträger der Zukunft.

Herausforderungen und Ansatz

Als Königsweg zur Produktion solarer Brennstoffe gelten sogenannte photoelektrochemische Zellen. Um zum Beispiel Wasserstoff herzustellen, werden Wassermoleküle in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten. Dies geschieht mithilfe halbleiterbasierter Materialien: Sie absorbieren im Halbleiter die Sonnenenergie, die in Elektronen umgewandelt werden, die sich, genau wie die Elektronen im Strom, zum gewünschten Gerät bewegen können, um es mit Energie zu versorgen – der entscheidende Schritt für die Gewinnung von „sauberer“ elektrischer Energie.

Das Projekt PARASOL

Das Forschungsteam der TU Ilmenau fokussiert sich daher auf die gezielte Manipulation der Halbleiteroberflächen. Im Projekt PARASOL entwickeln sie dünne, stabile und effiziente Schutzschichten aus Metalloxiden für PEC-Zellen.

Schlüssel zum Erfolg: Grenzflächen auf atomarer Ebene

Um die Stabilität und Effizienz der Zellen zu maximieren, untersuchen die Forscher die Grenzflächen auf atomarer Ebene. Dies geschieht im Zentrum für Mikro- und Nanotechnologien der TU Ilmenau mithilfe modernster Technologie.

Ein weiterer wichtiger Schritt: Realistische Arbeitsbedingungen

Neben der Optimierung der Grenzflächen müssen die PEC-Zellen auch unter realistischen Arbeitsbedingungen im Kontakt mit einem Elektrolyten, untersucht werden. Dies ist notwendig, um die komplexen Verluste der Photospannung und die Ladungsträgerdynamik an den Grenzflächen zu verstehen.

Das Projekt ‚PARASOL‘ wird in den nächsten sechs Jahren mit rund 2,8 Millionen Euro in der Förderrichtlinie SINATRA (Nachwuchsgruppen für „Künstliche Photosynthese“ und „Nutzung alternativer Rohstoffe zur Wasserstofferzeugung“) unterstützt. | Foto: Fotoquelle

Erwartungen und Potenzial

Das „SINATRA: PARASOL“-Projekt hat das Potenzial, die solare Wasserstoffproduktion grundlegend zu verbessern. Gelingt das Projekt, könnte die wettbewerbsfähige Umwandlung von Sonnenenergie in grünen Wasserstoff vielfältige Anwendungsmöglichkeiten in der Energieversorgung, der Industrie und der Gesellschaft eröffnen.

Unser Fazit

Die Forschung der TU Ilmenau im Bereich der PEC-Zellen leistet einen richtungsweisenden Beitrag zur Entwicklung nachhaltiger und sauberer Energiequellen. Die innovativen Ansätze des Projekts PARASOL könnten einen Meilenstein auf dem Weg zur Wasserstoffwirtschaft der Zukunft darstellen. (tl)

Anlage zur Herstellung von Hochleistungsoptiken wird gefördert

Anlage zur Herstellung von Hochleistungsoptiken wird gefördertMit zwölf Millionen Euro unterstutzt das Thüringer Wissenschaftsministerium die Anschaffung einer neuen Lithographieanlage am Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik (IOF) in Jena.Freuen...

Smarter Wasserhahn integriert UV-C-Desinfektion

Smarter Wasserhahn integriert UV-C-Desin­fektion Weltneuheit von Fraunhofer IOSB-AST und Purion GmbHSpätestens während der Corona-Pandemie haben wir viel darüber gelernt, wie wichtig...

Investitionen in die Mobilität von morgen

Desay SV Automotive Europe GmbHInvestitionen in die Mobilität von morgenVor zwei Jahren übernahm der chinesische Spezialist für Fahrzeugelektronik Desay SV Automotive das Traditionsunternehmen Antennentechnik Bad Blankenburg. In Desays neuer Europazentrale in Weimar...

Nachhaltigkeitsabkommen Thüringen erneut verlängert

Nachhaltigkeitsabkommen Thüringen erneut verlängert Das Nachhaltigkeitsabkommen Thüringen (NAT) geht in die nächste Runde. In Jena haben Vertreter der IHKen, der Handwerkskammern, des...

Warum jetzt der langsamste Moment ist

Warum jetzt der langsamste Moment ist​ Wer nicht entscheidet, wird ersetzt.Für Sebastian Winkler ist klar: Die Zukunft steht nicht nur vor der Tür, sondern bereits im Haus. Der...

GFE – Gesellschaft für Fertigungstechnik und Entwicklung Schmalkalden e.V.: Ressourceneffiziente Werkzeug- und Fertigungstechnologien im Fokus

Innovationen aus Südthüringenfür die Industrie von morgen Ressourceneffiziente Werkzeug- und Fertigungstechnologien im FokusDie Werkzeugindustrie steht heute vor der Aufgabe,...

7.000 Bäume in einem Jahr – Aufforsten für den Klimaschutz

7.000 Bäume in einem Jahr – Aufforsten für den Klimaschutz Baumpaten ThüringenWer sich in unseren Wäldern umschaut, kann leider trotz nachhaltiger Waldbewirtschaftung manchmal große kahle...

ACOD Kongress 2023: Neue Wege, neue Partner, neue Strategien

Automotive Cluster Ostdeutschland Neue Wege, neue Partner, neue Strategien Rund 180 Teilnehmende diskutierten Zukunftsperspektiven zum Jahreskongress des Automotive Cluster Ostdeutschland...

Gastbeitrag von Prof. Dr.-Ing. Christian Döbel: KI-Prädiktionsmodell für Feldausfallrisiken

Vorhersagen können, wann ein Ausfall drohtIm Rahmen eines Produktions- und Bedatungsprozesses von Maschinen und Produkten fallen sehr viele Daten an,die gezielt zur Verbesserung dieser...

Grundstein für die datenbasierten Geschäftsmodelle der Zukunft

Grundstein für die datenbasierten Geschäftsmodelle der Zukunft Für Unternehmen, gleich welcher Größe, steigt die Bedeutung von datenbasierten Geschäftsmodellen.Mittelständler sollten ihre Daten für Produkte und Produktion nutzen und möglichst monetarisieren. Bisher...
Share This