So forscht TIROL 2050

An der Uni Innsbruck forschen Chemiker derzeit an einer Möglichkeit der künstlichen Photosynthese, um so den speicherbaren Energieträger Wasserstoff aus Wasser abzuspalten.


Bis zum Jahr 2050 soll der Energieverbrauch in Tirol halbiert und der Anteil an erneuerbaren Energieträgern um 30 % erhöht werden. Dabei spielt neben dem gesellschaftlichen Wandel auch die (Weiter-)Entwicklung neuer Technologien eine große Rolle.

Im Moment stammen 90 Prozent des gewonnenen Wasserstoffs aus Kohle, Erdgas und anderen Kohlewasserstoffen. An der Uni Innsbruck möchte man das ändern und Wasserstoff zukünftig aus der sauberen Energiequelle Sonne gewinnen.

In dem Projekt mit dem Namen „Solar Hydrogen, Photochemical hydrogen production from water“ geht es um eine chemische Nachahmung der Photosynthese. Wie das in der Arbeitsgruppe um Prof. Peter Brüggeller gemacht wird, hat uns Johann Pann vom Institut für Allgemeine, Anorganische und Theoretische Chemie erzählt:

„Wir nehmen uns die Natur zum Vorbild, die mittels Chlorophyll und Hydrogenasen elementaren Wasserstoff herstellt. Als einzige Energiequelle benötigt die Pflanzenwelt das Sonnenlicht. Mit Hilfe dieser Erkenntnis wollen wir ein naturähnliches System entwickeln, dass mit dem Sonnenlicht interagiert und das Wasser in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff spaltet. Da dieser Prozess ungemein komplex ist, fokussieren wir uns auf den wesentlichen, die Herstellung von Wasserstoff, sprich den reduktiven Teil. Dabei werden zwei verschiedene Komponenten benötigt. Der Chromophor ist die erste Komponente, der die Lichtenergie aufnimmt und diese gepaart mit einem Elektron dem wasserreduzierenden Katalysator übergibt. Dieser Katalysator, die zweite Komponente, produziert nun den elementaren Wasserstoff. Dieser Wasserstoff kann als saubere Energiequelle benutzt werden.

Für das Katalysesystem werden meist noch sehr selten vorkommende und teure Edelmetalle wie Ruthenium, Iridium, Palladium oder Platin verwendet. Dieses Projekt zielt auf den Austausch dieser Metalle mit den häufig vorkommenden und kostengünstigeren Metallen Kupfer, Eisen und Nickel hin.

Um die günstigen Metalle für ihren Einsatzzweck zu wappnen, ist es notwendig das Metall mit einem „Käfig“ zu umgeben. Realisiert wird der Käfig in Form eines wandlungsfähigem Phosphor und Stickstoff Moleküls, das speziell für den jeweiligen Einsatzzweck (Chromophor oder Katalysator) zugeschneidert wird. Dieser "Käfig" ist in der Lage die mit Lichtenergie vollgepumpten Elektronen kurzzeitig zu speichern und so können Kupfer und Eisen ähnliche Eigenschaften wie die teuren Metalle erhalten.

Die wichtigste Analysemethode in diesem Gebiet ist die Bestimmung des produzierten Wasserstoffes. Ebenfalls werden die Vorgänge in diesem Prozess, sowie die Interaktionen der Komplexe mit dem Sonnenlicht analysiert.“

Wir wünschen den ForscherInnen viel Erfolg und freuen uns über diesen weiteren wichtigen Beitrag auf dem Weg in ein energieautonomes Tirol.

Fotorechte: Andreas Friedle