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)

Ereignisreicher Jahresbeginn an ZBB: Medizinische Innovationen und Auszeichnungen

Medizinische Innovationen und Auszeichnungen Ereignisreicher Jahresbeginn an ZBBDie Zentralklinik Bad Berka (ZBB) hat in den ersten Monaten des Jahres bemerkenswerte Innovationen umgesetzt...

Nachhaltigkeit in der Gründerszene: Ist das die neue „Frauensache“?

Nachhaltigkeit in der Gründerszene Ist das die neue „Frauensache“?Die neuesten Zahlen des Global Entrepreneurship Monitors (GEM) zeigen: Nachhaltiges Wirtschaften ist in Deutschland kein...

Erfurt soll Knotenpunkt für Quantennetzwerk werden

Erfurt soll Knotenpunkt für Quantennetzwerk werden Forschungsprojekt gestartetQuantentechnologien sind Zukunftstechnologien – und Thüringen ist ganz vorn dabei. Hier kommen dem Freistaat...

Transparenz, Vertrauen und Serviceorientierung als Garanten für den Erfolg

Transparenz, Vertrauen und Serviceorientierung als Garanten für den ErfolgWas zeichnet Unternehmer aus?S1-Gruppe | Foto: S1Sie wollen etwas erreichen, sie lassen sich nicht von Rückschlägen beeindrucken, sie erkennen Chancen und nutzen sie. Sören Schäffer ist so eine...

Thüringer Wasser-Innovationscluster (ThWIC): Ein Bündnis, das Wasser neu denkt

Ein Bündnis, das Wasser neu denkt Thüringer Wasser-Innovationscluster (ThWIC):Das ThWIC wurde 2023 von der Friedrich-Schiller-Universität Jena, dem Fraunhofer-Institut für Keramische...

Technologiekonferenz elmug4future widmet sich dem Thema Energie

Technologiekonferenz elmug4future widmet sich dem Thema Energie„Energieversorgung – Komplexer Wachstumsmarkt im Wandel“ lautet das Thema der diesjährigen Technologie­­konferenz...

Unkonventionell in fünf Dimensionen

Unkonventionell in fünf Dimensionen Wie adaptive Mikrooptiken aus Jena neue Märkte erschließenThüringen ist Optikland. Kaum eine andere Region in Europa verbindet wissenschaftliche...

Zwei Wege, die Wirtschaft zu verändern

Zwei Wege, die Wirtschaft zu verändern Transformation vs. Disruption Transformation und Disruption sind Begriffe, die in der Wirtschaft immer wieder für Gesprächsstoff sorgen. Beide...

Digitalisierung und Dekarbonisierung: Transformation als Chance für Thüringen

Transformation als Chance für Thüringen Digitalisierung und Dekarbonisierung Deutschland – und damit auch Thüringen – steht vor einem doppelten Wandel: Digitalisierung und...

Schon bei der Planung den kompletten Lebenszyklus denken

Schon bei der Planung den kompletten Lebenszyklus denken Recyclinggerechtes Konstruieren von GebäudenDurch die Knapp­heit von Roh­­stoffen müssen viele Industrie­­zweige...
Share This