Diese Forscher nutzen Mikrowellen, um die Wasserstoffproduktion aus Wasser zu verbessern

Die Produktion von grünem Wasserstoff, einer essentiellen sauberen Energiequelle für die Zukunft, steht im Mittelpunkt eines bedeutenden Fortschritts, den ein Team spanischer Forscher erzielt hat. Diese Wissenschaftler haben neue Materialien entwickelt, die in der Lage sind, Wasserstoff aus Wasser mittels Mikrowellenstrahlung zu erzeugen, und damit den Weg für eine effizientere und nachhaltigere Methode geebnet.


Dieses Projekt ist das Ergebnis der Zusammenarbeit zwischen dem Institut für Chemische Technologie (ITQ), dem Institut für Informations- und Kommunikationstechnologien (ITACA) der Universitat Politècnica de València (UPV) und dem Obersten Rat für Wissenschaftliche Forschung (CSIC). Gemeinsam haben sie innovative Materialien entwickelt, die Mikrowellenstrahlung nutzen, um die Wasserstoffgewinnung aus Wasser erheblich zu verbessern, während erneuerbare elektrische Energie verwendet wird und CO₂-Emissionen, die mit der Wasserstoffproduktion verbunden sind, eliminiert werden.

Die Forscher haben sich auf die Verbesserung der Redoxzyklen konzentriert, bei denen das Material Sauerstoff aus dem Wasser stabil absorbiert und freisetzt. Diese Zyklen nutzen die Eigenschaften von Materialien, die auf Mikrowellenstrahlung reagieren, um den Prozess effizienter zu gestalten. Das Grundprinzip basiert auf dem Elektronentransfer zwischen den Atomen verschiedener Elemente unter dem Einfluss eines induzierten elektromagnetischen Feldes, wodurch die Elektrifizierung des Prozesses ermöglicht wird.

Der Einsatz von Mikrowellen bietet in diesem Kontext einzigartige Vorteile, insbesondere indem elektrische Energie ohne physischen Kontakt bereitgestellt wird und die Betriebstemperatur drastisch von 1300°C auf 400°C gesenkt wird. Diese Temperatursenkung vereinfacht den Wasserstoffgewinnungsprozess und maximiert gleichzeitig die Energieeffizienz.

Eine der Hauptinnovationen dieser Forschung liegt in der gründlichen Untersuchung der Eigenschaften von Materialien, die den Wirkungsgrad des Prozesses beeinflussen. Das Team hat die Grundlagen für die Gestaltung von Materialien gelegt, die die Produktion von Sauerstoff und Wasserstoff je nach gewünschter Anwendung anpassen können. Darüber hinaus hat es gezeigt, dass es möglich ist, den Sauerstoff durch einen schnellen und kontrollierten Pulsprozess zu extrahieren.

José Manuel Catalá, Direktor des ITACA-Instituts, betont die Wichtigkeit des Designs der Kavitäten, in denen die Mikrowellen angewendet werden, sowie der Steuerung dieses Strahlungsprozesses, um die Vorteile dieser Technologie voll auszuschöpfen. Er gibt an, dass diese Technologie ihre Energieeffizienz und Fähigkeit, sich schnell an verschiedene industrielle Anwendungen anzupassen, bereits bewiesen hat.

Schließlich erklärt José Manuel Serra, Direktor des ITQ, dass diese Studie es ermöglicht hat, den Einfluss der Dopanten, die in das Ceroxid, das Basismaterial, eingeführt werden, im Detail zu analysieren. Diese Dopanten sind entscheidend, um die Interaktion mit Mikrowellenstrahlung anzupassen und die Eigenschaften des Endmaterials zu verbessern. Dies wird die zukünftige Entwicklung von noch leistungsfähigeren Materialien für die Wasserstoffproduktion erleichtern.