Photokatalyse Durchbruch: Wasserstoffherstellung ohne teure Edelmetalle

Quelle: Pressemitteilung

Ein Forschungsteam der Friedrich-Schiller-Universität Jena hat ein von der Natur inspiriertes molekulares Photosystem entwickelt, das unter Einstrahlung von sichtbarem Licht Wasserstoff erzeugt. Anders als bisherige Systeme dieser Art kommt es ohne Edel- oder Schwermetalle aus.

Anbieter zum Thema

Philipp Buday (l.) und Chizuru Kasahara demonstrieren die lichtgetriebene Wasserstoffgewinnung.
Philipp Buday (l.) und Chizuru Kasahara demonstrieren die lichtgetriebene Wasserstoffgewinnung.
(Bild: Jens Meyer/ Universität Jena)

Jena – Forschende der Universität Jena haben ein kompaktes und kostengünstiges molekulares Photosystem zur lichtgetriebenen Wasserstoffgewinnung entwickelt. „Das Besondere an unserem System ist, dass es ein vergleichsweise kleiner und kompakter Metallkomplex ist, der aber keine teuren oder giftigen Metalle, wie etwa Platin oder Cadmium benötigt“, erklärt Prof. Dr. Wolfgang Weigand vom Institut für Anorganische und Analytische Chemie der Universität Jena. „Dabei ist der Umsatz der Wasserstofferzeugung etwa zehnmal höher als bei ähnlichen Systemen.“

Wie bedeutend dieser Erfolg ist, zeigt sich auch daran, dass die Arbeit als „Very Important Paper“ im international bedeutenden Fachmagazin „Angewandte Chemie“ veröffentlicht wurde. Höchstens fünf Prozent aller Publikationen wird dort dieser Rang zuteil.

Das Wasserstoff-Forum 2022

Das Wasserstoff-Forum ist die Plattform für Wasserstofftechnologien und -lösungen aus der Perspektive der Industrie: Erzeugen, Transportieren, Speichern und Nutzen stehen im Mittelpunkt der praxisorientierten Vorträge und Workshops.
Mit dabei: Best-Practices, konkrete Lösungen und technologische Entwicklungen, mit denen Sie sich schon heute für die Wasserstoff-Infrastruktur der Zukunft fit machen!

Infos und Anmeldung für das Wasserstoff-Forum

„Unser System ist inspiriert von der Natur“, erklärt Weigand. „Manche Organismen können mithilfe bestimmter Enzyme – den sogenannten Eisen-Eisen-Hydrogenasen – Wasserstoff herstellen. Daran orientieren wir uns in unserer Forschung. Und gerade bei dieser Arbeit gab es eine wirklich wunderbare Synergie im Team“, ergänzt der Chemiker.

Durchgeführt wurden die Arbeiten zu bedeutenden Teilen von Weigands Doktorand Philipp Buday und dessen damaliger Forschungspraktikantin Chizuru Kasahara, in Kooperation mit den Jenaer Forschungsgruppen um Stefanie Gräfe und Benjamin Dietzek-Ivanšić und der Universität Ulm. „Diese Zusammenarbeit war wirklich zielführend“, beschreibt Weigand. „Das zeigt auch eindrucksvoll, wie sehr Wissenschaft von Austausch profitiert, insbesondere da Kasahara durch das Erasmus+-Programm von der japanischen Universität Saitama in das Jenaer Forschungsteam gekommen und nun selbst Doktorandin in meiner Gruppe ist.“

Grundlagenforschung ebnet den Weg zu grünem Wasserstoff

Auf dem Weg zur Herstellung von nachhaltigem Wasserstoff – etwa mithilfe von Sonnenlicht – ist diese Arbeit ein weiterer Schritt. „Es ist aber nach wie vor Grundlagenforschung“, stellt Weigand klar. Denn derzeit arbeitet dieses System zum Beispiel nicht in Wasser. „Daran arbeiten wir aber gerade im Rahmen des Sonderforschungsbereiches 234 Cata Light der Deutschen Forschungsgemeinschaft, zu dem das gesamte Projekt gehört“, erläutert Weigand. „Erste Ergebnisse deuten bereits darauf hin, dass der Umsatz bei der Wasserstoffproduktion steigt, wenn das Photosystem in Polymere eingebaut ist. Hier wollen wir mit wasserlöslichen Varianten weiterarbeiten, um entsprechend Wasser als Lösemittel und Quelle für die lichtgetriebene Produktion von Wasserstoff zu erschließen.“

Original-Publikation: Philipp Buday, Chizuru Kasahara, Elisabeth Hofmeister, Daniel Kowalczyk, Micheal K. Farh, Saskia Riediger, Martin Schulz, Maria Wächtler, Shunsuke Furukawa, Masaichi Saito, Dirk Ziegenbalg, Stefanie Gräfe, Peter Bäuerle, Stephan Kupfer, Benjamin Dietzek-Ivanšić, Wolfgang Weigand: Activating a [FeFe] Hydrogenase Mimic for Hydrogen Evolution under Visible Light. Angewandte Chemie International Edition (2022). DOI: 10.1002/anie.202202079

https://doi.org/10.1002/anie.202202079

Jetzt Newsletter abonnieren

Verpassen Sie nicht unsere besten Inhalte

Mit Klick auf „Newsletter abonnieren“ erkläre ich mich mit der Verarbeitung und Nutzung meiner Daten gemäß Einwilligungserklärung (bitte aufklappen für Details) einverstanden und akzeptiere die Nutzungsbedingungen. Weitere Informationen finde ich in unserer Datenschutzerklärung.

Aufklappen für Details zu Ihrer Einwilligung

(ID:48117057)