Ivo Alxneit vom Paul Scherer Institut im Labor (Foto: psi.ch, Markus Fischer)
Villigen/Zürich- Forscher des Paul Scherrer Instituts (PSI) haben einen chemischen Prozess vorgestellt, in dem die Wärmeenergie der Sonne genutzt werden kann, um aus Kohlendioxid und Wasser direkt hochenergetische Treibstoffe herzustellen. Hierfür haben sie eine neue Materialkombination aus Ceroxid und Rhodium entwickelt. Damit ebnen sie den Weg für eine chemische Speicherung der Sonnenwärme.
Thermo-chemischer Zyklus
«Damit lässt sich die Sonnenenergie in Form chemischer Bindungen speichern. Das ist einfacher als Strom zu speichern», so Ivo Alxneit, Chemiker am Labor für Solartechnik des PSI. Der neue Ansatz funktioniere nach einem ganz ähnlichen Prinzip wie das der Solarkraftwerke. Alxneit und seine Kollegen setzen Wärme ein, um bestimmte chemische Prozesse anzuregen, die erst bei sehr hohen Temperaturen von über 1.000 Grad Celsius ablaufen. Für die benötigte Hitze kann eines Tages die Sonnenenergie genutzt werden.
Es handelt sich um einen thermo-chemischen Zyklus. In dem Begriff stecken die chemische Umwandlung in einem Kreislaufprozess und die dafür benötigte Wärmeenergie – auch thermische Energie genannt. Bereits vor zehn Jahren haben die Wissenschaftler gezeigt, dass sich auf diese Weise energiearme Stoffe wie Wasser und das Abfallgas Kohlendioxid in energiereichere Stoffe wie Wasserstoff und Kohlenmonoxid umwandeln lassen.
Kohlenwasserstoffe als Folge
Das Prinzip funktioniert in Gegenwart von Ceroxid, einer Verbindung des Metalls Cer mit Sauerstoff. Bei sehr hohen Temperaturen von rund 1.500 Grad Celsius verliert das Ceroxid einige Sauerstoff-Atome. So vorbehandelt ist das Material bei niedrigeren Temperaturen begierig, wieder Sauerstoff-Atome an sich zu binden. Werden nun Wasser- und Kohlendioxid-Moleküle über eine derart aktivierte Oberfläche geleitet, geben sie Sauerstoff-Atome ab.
Wasser wird so zu Wasserstoff umgewandelt und Kohlendioxid zu Kohlenmonoxid, während sich zugleich das Ceroxid regeneriert. Für letzteres kann der Kreisprozess damit von vorne beginnen. Aus dem entstandenen Wasserstoff und Kohlenmonoxid wiederum lassen sich Treibstoffe herstellen – konkret sind dies gasförmige oder flüssige Kohlenwasserstoffe wie Methan, Benzin und Diesel. Eine direkte Nutzung, aber auch Speicherung ist möglich. (pte/mc/ps)
