Forschende des DGIST und der Kookmin University in Südkorea haben eine Photoelektrode für Solar-Wasserstoff entwickelt, die Wasserstoff aus Sonnenlicht in einem wasserbasierten Niedrigspannungsverfahren erzeugt. Die Arbeit unter Leitung von Professor Jongmin Choi vom DGIST, in Zusammenarbeit mit dem Team von Professor Younghoon Kim von der Kookmin, wurde in der Fachzeitschrift Small veröffentlicht; Jin Young Park und Haejeong Kim sind Ko-Erstautoren.
Die Herausforderung lag im Material: Titandioxid, das in solchen Elektroden häufig verwendet wird, ist stabil, absorbiert aber fast nur ultraviolettes Licht. Die Kombination mit Nanomaterialien auf Silber- und Bismutbasis, die ein breiteres Spektrum erfassen, erforderte bisher Spannungen über 200 Volt und giftige organische Lösungsmittel — das Gegenteil von sauberem Wasserstoff.
Das Team ersetzte die Moleküle auf den Oberflächen der Nanokristalle durch hydrophile Moleküle, die sich gut mit Wasser mischen, und setzte auf die wässrige elektrophoretische Abscheidung, bei der eine niedrige, in Lösung angelegte Spannung Partikel an der Elektrode haften lässt. Dadurch sank die Prozessspannung von 200 V auf 4 V, vergleichbar mit einer Batterie, und die Beschichtung erfolgte in drei Minuten in einer sicheren wässrigen Lösung, ohne giftige organische Lösungsmittel und ohne die Schäden und Verunreinigungen, die unter Hochspannungsbedingungen auftraten.
In Tests zeigte die neue Photoelektrode einen etwa zehnmal höheren Photostrom als herkömmliche Elektroden aus einem einzigen Material, erreichte 3,0 mA/cm² bei Beleuchtung ähnlich dem natürlichen Sonnenlicht und behielt nach zwei Stunden Dauerbeleuchtung 65,1 % ihrer Anfangsleistung. Die Gasanalyse bestätigte die Wasserstofferzeugung. Das Verfahren verzichtet zudem auf gefährliche Stoffe wie Blei und Cadmium.
Es handelt sich um einen Laborfortschritt, nicht um eine fertige kommerzielle Anlage: Nach Angaben der Forschenden ist das Ergebnis eine wichtige Grundlage, um die praktische Anwendung einer umweltfreundlichen Wasserstofferzeugung zu beschleunigen, da es den Einsatz organischer Lösungsmittel und die Abhängigkeit von Hochspannungen bei der Elektrodenherstellung verringert.
Bildnachweis: DGIST (Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology), via TechXplore.
Quellen: TechXplore; Studie von Jin Young Park und Kollegen, veröffentlicht in Small (2026), DOI 10.1002/smll.75465.
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