Stabiler Katalysator für die Oxidation von Wasser entwickelt - ein wichtiger Schritt zur Nutzung von Wasserstoff als Energieträger

Forschern des deutschen Forschungszentrums Jütlich ist ein wichtiger Schritt auf dem langen Weg zu einer künstlichen Nachahmung der Photosynthese gelungen. Sie konnten einen stabilen anorganischen Metalloxid-Cluster synthetisieren, der rasch und effektiv die Oxidation von Wasser zu Sauerstoff vermittelt. Künstliche Photosynthese könnte entscheidend zur Lösung von Energie- und Klimaproblemen beitragen, wenn es gelänge, effizient Wasserstoff mit Hilfe von Sonnenenergie zu produzieren.

Photosynthese und Brennstoffzellen - eine umweltschonende Zukunftsvision

Wasserstoff wird als der Energieträger der Zukunft gehandelt, zum Beispiel in der Automobilbranche, die an der Einführung der Brennstoffzellentechnologie ab etwa 2010 arbeitet. Wirklich umweltschonend wird ein Brennstoffzellenantrieb aber nur dann sein, wenn es gelingt, den Wasserstoff mithilfe regenerativer Verfahren herzustellen. Die künstliche Photosynthese, das heißt die Spaltung von Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff mithilfe von Sonnenlicht, wäre eine elegante Lösung für dieses Problem.

Doch der Weg dorthin ist steinig. Ein Problem: Die Entstehung aggressiver Substanzen im Verlauf der Wasseroxidation. Pflanzen lösen dieses Problem, indem sie für konstante Reparatur und Ersatz ihrer grünen Katalysatoren sorgen. Ein technischer Nachbau ist auf stabilere Katalysatoren angewiesen. Der neu entwickelte Metalloxid-Cluster mit vier Ionen des seltenen Übergangsmetalls Ruthenium im Zentrum katalysiert die rasche und effektive Oxidation von Wasser zu Sauerstoff und bleibt dabei selbst stabil.

Der nächste Schritt sein nun, so Dr. Bogdan Botar vom Jütlicher Institut, "die Integration dieses Ruthenium-Komplexes in photoaktive Systeme, die Sonnenenergie in chemische Energie umsetzen". Bisher stammt die Energie nämlich noch aus einem chemischen Oxidationsmittel.

KD

Forschungszentrum Jülich