LightChEC: Von Sonnenlicht zu chemischer Energie

Die pflanzliche Photosynthese wandelt Sonnenlicht direkt in chemische Energie um. Der Universitäre Forschungsschwerpunkt «Von Sonnenlicht zu chemischer Energie» setzt sich zum Ziel, diesen Prozess künstlich nachzustellen und damit Wasserstoff ohne den Einsatz von Strom direkt aus Sonnenlicht zu produzieren.

Wie macht man aus Sonnenlicht und Wasser Energie, die gespeichert oder als Treibstoff verwendet werden kann? Chemiker der Universität Zürich forschen an der Energieform der Zukunft. (Klicken Sie auf das Bild, um das Video zu starten.)

Wasseroxidation durch ein biomimetisches Cuban mit dem Co4O4-Motiv.

Die langfristige Energieversorgung im 21. Jahrhundert ist davon abhängig, dass nicht erneuerbare Energieformen, wie Erdgas, Öl und Kohle, oder Kernbrennstoffe, nachhaltig ersetzt werden. Sonnenenergie hat von allen uns heute zugängigen Primärenergien mit Abstand das grösste Potential. Wasserstoff ist ein sehr interessanter Energieträger, und kann sowohl zur Speicherung von Energie als auch als Vorläufer für Brennstoffe mit einer höheren Energiedichte benutzt werden.

Sonnenlicht wird heute entweder thermisch genutzt, oder in photovoltaischen Zellen in Strom umgewandelt. Die Photosynthese grüner Pflanzen setzt das Sonnenlicht direkt in chemische Energie um. Bisher ist es noch nicht gelungen, diesen Prozess künstlich nachzumachen.

Wasserstoff wird heutzutage zu 95% aus fossilen Treibstoffen hergestellt, namentlich durch die Dampfreformierung von Erdgas oder anderen Kohlenwasserstoffen und die anschliessende Wassergas-Shift-Reaktion. 4% der Welt-Wasserstoffproduktion kommen aus der Elektrolyse, namentlich der Herstellung von Chlor aus Salz (NaCl).

Ziel des Universitären Forschungsschwerpunktes (UFSP) «Von Sonnenlicht zu chemischer Energie» ist es, Energie aus Sonnenlicht direkt als Wasserstoff zu speichern, also ohne den Umweg über den Strom. Dazu werden die einzelnen Schritte der natürlichen Photosynthese, die Wasseroxidation zu Sauerstoff und die Wasserreduktion zu Wasserstoff, mit chemischen Katalysatoren kopiert, optimiert und zu einem funktionalen System zusammengefügt.

An unserem Stand werden Sie die Möglichkeit haben, mit drei verschiedenen Experimenten Wasserstoff aus Wasser zu produzieren. Ausserdem können Kinder ihre eigene, hausgemachte Solarzelle produzieren.

Beteiligte

Prof. Roger Alberto
Prof. Jürg Osterwalder
Prof. Greta Patzke
Prof. Peter Hamm
Prof. David Tilley
Prof. Jürg Hutter
Prof. Karl-Heinz Ernst
Prof. Kim Baldridge
Heinz Spring
Dr. Benjamin Probst
Dr. René Moré
René Wick
Dr. Valeria Mozzetti Rohrseitz
Dr. Chunhua Cui
Dr. Andreas Borgschulte
Antony Sibilia
Cyril Bachmann
Mathias Mosberger
Evelyne Joliat
Karla Lienau
Kim von Allmen
Johannes Windisch
Wei Cui
Rajiv Ramanujam
Stefan Schnidrig
Mauro Schilling