Photoelektroden kombinieren Photovoltaik und Elektrolyse und erzeugen aus Sonnenlicht direkt grünen Wasserstoff. Ihre bislang stark begrenzte Lebensdauer wollen Forscher nun strecken.

 

In Photoelektroden wird die Energie des Sonnenlichts verwendet, um damit Wasser direkt in Wasserstoff und Sauerstoff aufzuspalten − und das mit einer Effizienz, die aktuell bei knapp 20 % liegt. Die Schwachstelle der Kombination aus Solarzelle und Katalysatorschichten ist deren geringe Langzeitstabilität. 

Durch Korrosion der beteiligten Stoffe ist die Lebensdauer der Photoelektrode stark begrenzt, was sie für einen praktischen industriellen Einsatz bislang untauglich macht. Um mehr über den Korrosionsprozess herauszufinden, haben Forscher am Max-Planck-Institut für Eisenforschung in Düsseldorf eine sogenannte „Illuminated Scanning Flow Cell“ (SFC) entwickelt. Sie ermöglicht erstmals eine direkte Beobachtung der Korrosionsprozesse in der Photoelektrode im laufenden Betrieb. 

Grundlage für die Zelle ist das Photoanodenmaterial Wismutvanadat (BiVO₄), das eine Umwandlungseffizienz nahe der theoretischen Grenze ermöglicht. Mit ihrer SFC konnten die Forscher nun erstmals genauer beobachten, welche Bestandteile des komplexen Metalloxids sich bei der Korrosion wie verändern.

Auf Basis dieser Erkenntnisse wollen die Forscher nun Beschichtungen entwickeln, die den Alterungsprozess der Photoelektroden zumindest stark verlangsamen könnten. Damit wäre die Tür aufgestoßen für eine industrielle Nutzung zur effizienteren Gewinnung von grünem Wasserstoff.