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)

Forschungsprojekt: Energie- und ressourceneffiziente Herstellung von Organoblechen

Forschungsprojekt: Energie- und ressourceneffiziente Herstellung von OrganoblechenDer Leichtbau ist eine zentrale Schlüsseltechnologie im Bereich der Mobilität, um die Energieeffizienz von Fahrzeugen zu erhöhen und den Schadstoffausstoß zu reduzieren.Laboranlage an...

Forschungsprojekt: Umweltfreundliche Bauteile aus biobasierten Kunststoffschäumen

Forschungsprojekt: Umweltfreundliche Bauteile aus biobasierten KunststoffschäumenZur Steigerung der Ressourceneffizienz und Treibhausgasneutralität künftiger Fahrzeuggenerationen wird weltweit an innovativen Leichtbauwerkstoffen geforscht, die immer häufiger auf...

Chirurgen – Was können Manager von Ihnen lernen?

Was können Manager von Chirurgen lernen? Beide müssen komplexe Probleme lösen Um eines vorwegzunehmen: Chirurgen haben in den vergangenen Jahrzehnten auch viel von Managern gelernt. Die...

Thüringen schließt Klimapakt: Kommunen begrüßen mehr Geld für Solar, LED oder Sonnensegel

Kommunen begrüßen mehr Geld für Solar, LED oder Sonnen­segel Thüringen schließt Klimapakt Die Thüringer Landesregierung hat einen neuen Klimapakt mit den Städten, Ge­meinden und...

incowia GmbH: Vertrauen als Schlüssel zum langfristigen Erfolg

incowia GmbHVertrauen als Schlüssel zum langfristigen ErfolgDas Jahr 1990 war eine wichtige Zäsur auch für die Thüringer Wirtschaft. Als vor 35 Jahren die Wirtschafts- und Währungsunion in...

Transformation in der Medizin: Diagnostik mit künstlicher Intelligenz und Grenzen der KI

Diagnostik mit künstlicher Intelligenz und Grenzen der KI Transformation in der MedizinDie Herzmedizin hat sich in den vergangenen vier Jahrzehnten enorm entwickelt. Ebenfalls vier...

Fachkräftepotenzial in Thüringen ist weitgehend ausgeschöpft

Fachkräftepotenzial in Thüringen ist weitgehend ausgeschöpft Neue StudieDie Möglichkeiten ausreichend Fachkräfte für den Thüringer Arbeitsmarkt zu gewinnen, sind weitgehend ausgeschöpft....

Nordthüringen startet Image-Kampagne gegen Fachkräftemangel

Nordthüringen startet Image-Kampagne gegen FachkräftemangelJobbloggerin schnuppert in 30 Berufe rein.Antje Hochwind-Schneider (Landrätin Kyffhäuserkreis, links im Bild) sowie Mitarbeiterinnen des Regionalmanagements Nordthüringen geben gemeinsam mit Jobbloggerin...

Digitalisierung verändert alles, jede Branche, jeden Job

Digitalisierung verändert alles, jede Branche, jeden JobDigitalisierung und Automa­tisierung haben unsere Arbeitswelt verändert. Dies stellt auch die Unternehmen und deren Mitarbeitenden...

Tele Thorwarth GmbH: Starker Partner für intelligente Kommunikation, Sicherheit und Nachhaltigkeit

Tele-Thorwarth GmbHStarker Partner für intelligenteKommunikation, Sicherheit undNachhaltigkeitMit klarer Vision, nachhaltigem Engagement und breit gestreutem Portfolio präsentiert sich die...
Share This