Mithilfe von Solarenergie kann das Gerät der Universität Cambridge in jedem offenen Gewässer ohne Strom betrieben werden.
Das schwimmende Gerät wird auf dem Fluss Cam in Cambridge getestet. Foto: Virgil Andrei
Inspiriert von der Photosynthese hat ein Team der Universität Cambridge ein solarbetriebenes Gerät entwickelt, das gleichzeitig Wasserstoff und sauberes Wasser aus Meerwasser oder verschmutztem Wasser produzieren kann, berichtete New Atlas am 14. November. Da es in jedem offenen Gewässer betrieben werden kann und keine externe Stromquelle benötigt, kann das Gerät auch in abgelegenen Gebieten oder an Orten mit begrenzten Ressourcen installiert werden. Die neue Forschungsarbeit wurde in der Fachzeitschrift Nature Water veröffentlicht.
Bei der photokatalytischen Wasserspaltung wird Sonnenlicht direkt in Wasserstoff umgewandelt. Für den Bau der Anlage werden jedoch üblicherweise gereinigtes Wasser und Land benötigt. Zudem entsteht Abwärme. Das photokatalytische Gerät des Cambridge-Teams kann mit unbehandeltem Wasser betrieben werden und stellt somit eine nachhaltigere Lösung dar.
Sie platzierten das UV-Licht absorbierende Photokatalysatormaterial auf einem nanostrukturierten Kohlenstoffnetz, das Infrarotlicht absorbiert und so Dampf erzeugt, den das Photokatalysatormaterial zur Wasserstoffproduktion nutzt. Das poröse, wasserabweisende Kohlenstoffnetz sorgt dafür, dass das Photokatalysatormaterial schwimmt und sich vom darunterliegenden Wasser trennt. Dadurch wird verhindert, dass Schadstoffe seine Leistung beeinträchtigen. Darüber hinaus ermöglicht die Struktur dem Gerät eine effizientere Nutzung von Sonnenenergie.
Das Team verwendete eine Schicht aus UV-Lichtabsorbern auf der Oberseite des schwimmenden Geräts, um durch Wasserspaltung Wasserstoff zu erzeugen. Das verbleibende Licht aus dem Sonnenspektrum wird an die Unterseite des Geräts übertragen, wo es Wasser verdunsten lässt. Dieser Prozess ahmt die Transpiration nach – den Vorgang, bei dem Wasser durch eine Pflanze fließt und aus Teilen wie Blättern, Stängeln und Blüten verdunstet.
Die Wissenschaftler testeten das Gerät in verschiedenen Wasserquellen, darunter dem Fluss Cam im Zentrum von Cambridge und trübem Abwasser aus der Papierindustrie. Im künstlichen Meerwasser behielt das Gerät nach 154 Stunden 80 Prozent seiner ursprünglichen Leistung. Das Team erklärte, dass das Gerät während des Betriebs stabil bleiben könne, da das photokatalytische Material von Verunreinigungen im Wasser getrennt sei und relativ trocken bleibe.
Thu Thao (Laut Neuem Atlas )
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