Photolyse

Die Photolyse beschreibt ein Verfahren, bei dem Wasserstoff mithilfe von Sonnenlicht aus Wasser gewonnen wird. Im Vergleich zu anderen Elektrolyseverfahren ist die Photolyse noch weniger erforscht.

Beschreibung des Konzeptes

Bei der photoelektrischen Wasserspaltung (kurz Photolyse oder Photoelektrolyse) erfolgt eine direkte Zersetzung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff durch Sonneneinwirkung. Aktuelle Konzepte bestehen aus einer Photoelektrode und einer Gegenelektrode, die in einer mit Elektrolyten gefüllten Reaktionskammer angebracht sind. Durch Bestrahlung der Photoelektrode, die aus einem Halbleiter besteht, werden Photonen absorbiert. Elektronen wandern ab in den Elektrolyten, dadurch entsteht eine elektrische Spannung zwischen den Elektroden. Die Spannung muss mindestens 1,23 Volt betragen, um die Wasserstoff- und Sauerstoffatome zu trennen. In der Praxis wird u. a. aufgrund von Leitungsverlusten eine höhere Spannung benötigt. Die Elektronen passieren dann die Grenzschicht zwischen erster und zweiter Elektrode und reagieren mit den Wasserstoffionen zu gasförmigem Wasserstoff. Das gebildete Wasserstoff- und Sauerstoffgas kann getrennt aus der Zelle entnommen und in Gasspeicher geleitet werden. Eine Vermischung der Gase ist ausgeschlossen, so dass sehr reine Gase gewonnen werden. Die Wirkungsgrade der ersten Konzepte waren sehr gering und sind mittlerweile gesteigert worden, allerdings finden sich keine öffentlich zugänglichen Angaben zu Wirkungsgraden.

Entwicklungsstand und -ziele

Die Photolyse bietet die Möglichkeit, Wasserstoff aus erneuerbaren Energien zu gewinnen und stellt damit eine Alternative zu fossilen Herstellungsverfahren dar. Sie eignet sich jedoch v.a. für kleinskalige Leistungseinheiten. Der Aufbau ist vergleichsweise einfach. Ein Problem stellt jedoch die Zersetzung des Katalysators unter Beleuchtung dar. Des Weiteren wird an Verbesserungen des Materials geforscht, um die Verluste zu verringern und die Wirkungsgrade zu steigern.

Synonym(e):

Photoelektrolyse, photoelektrische Wasserspaltung, photokatalytische Wasserstoffproduktion, Fotolyse

Englische Übersetzung(en):

photolysis