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)

Der überwiegende Teil bleibt dauerhaft erhalten

Der überwiegende Teil bleibt dauerhaft erhaltenWas ist über die Bundesgartenschau (Buga) in den letzten zehn Jahren nicht alles gesagt und geschrieben worden.Nachhaltigkeitsbilanz der Bundesgartenschau 2021 |Foto: Buga gGmbHNicht selten dominierte Skepsis über die...

Papacks-Gründer Tahsin Dag: „Wir denken nur bis zur Mülltonne“

„Wir denken nur bis zur Mülltonne“ Unternehmerportrait Tahsin DagDer Termin hat Schlagzeilen gemacht: Mitte Juni eröffnete das Verpackungsunternehmen Papacks am Ostrand von Arnstadt seine...

Cornelius Ober GmbH: Energie- und Fördermittelberatung aus einer Hand

Cornelius Ober GmbHEnergie- und Fördermittelberatung aus einer HandDie in Eisenach beheimatete Cornelius Ober GmbH hat sich in den zurückliegenden Jahren einen hervorragenden Ruf in Sachen Energieberatung für Unternehmen, Privatpersonen und öffentliche Einrichtungen...

KI und Cybersecurity: Chancen nutzen – Risiken erkennen und minimieren

Chancen nutzen – Risiken erkennen und minimieren KI und CybersecurityKünstliche Intelligenz (KI) bietet viele Chancen – sowohl für Unternehmen als auch für Cyberkriminelle. Doch welche...

Zukunft Gestalten – Was heisst das eigentlich?

Zukunft gestalten – Was heißt das eigentlich?Der Physiker und Nobelpreisträger Albert Einstein sagte einmal: „Mehr als die Vergangenheit interessiert mich die Zukunft, denn in ihr gedenke ich zu leben.“ So unterschiedlich wie Menschen sind, sind auch ihre...

Fraunhofer IOF: Sternstunden für Optik und Photonik aus Jena

Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOFFraunhofer IOF: Sternstunden für Optik und Photonik aus Jena Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF...

Thüringen würdigt seine spannende Gründerszene

Thüringen würdigt seine spannende GründerszeneDer ThEx-AWARD ist die Auszeichnung für die Gründerszene in Thüringen.Im Rahmen des Wettbewerbs werden herausragende Ideen und Leistungen von Thüringer Gründerinnen und Gründern, besonderes Engagement von Thüringer...

VibroKI: Optimierung von Schleifprozessen mit KI-Methodik

Gastbeitrag: Ernst-Abbe-Hochschule Jena (EAH)Optimierung von Schleif­prozessen mit KI-MethodikUnerwünschte Schwingungen während des Schleifens optischer Werkstoffe verursachen...

Neue Methoden gegen Kohlenstoffdioxid-Ausstoß

Kohlendioxid zurückgewinnen und nutzen Forschungsgruppe aus Jena entwickelt neue Methoden gegen Kohlenstoffdioxid-AusstoßWer das Klima schützen will, muss dafür sorgen, dass weniger...

ThAFF InnoNET: Innovationsplattform für Thüringer Unternehmen gestartet

Innovationsplattform für Thüringer Unternehmen gestartet TU Ilmenau und Thüringer Agentur Für Fachkräftegewinnung (ThAFF) Die Technische Universität Ilmenau hat die Innovationsplattform...
Share This