Blumige Energiespeicher

Bilderbox.com

Eine neuartige photo-elektrochemische Zelle speichert die Sonneneergie chemisch.

Die Natur macht es vor: Pflanzen können Sonnenlicht auffangen und chemisch speichern. Dieses Kunststück nachzuahmen, gelingt dem Menschen noch nicht sonderlich gut. Photovoltaik wandelt das Licht direkt in Strom um, aber bei hohen Temperaturen nimmt der Wirkungsgrad deutlich ab. Wird der Strom zur Gewinnung von Wasserstoff genutzt, kann man die Energie chemisch speichern, doch die Effizienz dieses Prozesses ist gering.
An der TU Wien wurde nun ein neues Konzept entwickelt: Hochtemperatur-Photovoltaik wird mit einem elektrochemischen Element kombiniert. Sauerstoffionen werden durch eine keramische Elektrolytmembran gepumpt – so wird die Energie des UV-Lichts chemisch gespeichert.

Das Licht der Sonne
Schon als Student hatte Georg Brunauer immer wieder darüber nachgedacht, wie man Photovoltaik und elektrochemische Speicherung kombinieren könnte. Allerdings müsste ein solches System bei hohen Temperaturen funktionieren. „Dann könnte man nämlich das Licht der Sonne mit Spiegeln konzentrieren und große Anlagen mit hohem Wirkungsgrad bauen“, sagt Brunauer. Gewöhnliche Solarzellen funktionieren allerdings nur bis etwa 100°C.
Bei der Arbeit an seiner Dissertation gelang es Brunauer dann, einen Lösungsansatz für dieses Problem umzusetzen – und zwar mit einer ungewöhnlichen Wahl von Materialien. Anstatt silizium-basierter Photovoltaik wurden spezielle Mischmetalloxide vom Typ Perovskit verwendet.

Vorstufe
Die Vorstufe zur Wasserstoffproduktion, eine mit UV-Licht angetriebene Sauerstoff-Pumpe, funktioniert bereits und liefert bei 400°C eine Leerlaufspannung von bis zu 920 Millivolt.
Die Arbeiten zur Photo-elektrochemischen Festoxidzelle wurden nun im Fachjournal „Advanced Functional Materials“ veröffentlicht. Damit ist die Forschung freilich noch nicht abgeschlossen. Wenn die elektrische Leistung noch etwas gesteigert wird, lässt sich mit der Zelle Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff aufspalten. „Dieses Ziel ist in Griffweite, jetzt wo wir bewiesen haben, dass das Grundprinzip funktioniert.“