Forschung

Unsere Katalysatorforschung konzentriert sich auf die Nutzung neuartiger Reaktionsabfolgen, die eine effizientere Nutzung von Sonnenenergie ermöglichen. Dabei fokussieren wir uns insbesondere auf Sequenzen, bei denen mehrere Photonen unterschiedlicher Wellenlängen von einem einzelnen Katalysator genutzt werden. Zur Entwicklung effizienter Katalysatoren kombinieren wir Materialsynthese, photokatalytische Messungen sowie kinetische, spektroskopische und computergestützte Methoden.

Prozessentwicklung

Um den skalierbaren Einsatz der photokatalytischen Wasserspaltung zu ermöglichen, entwickeln wir einfache und kostengünstige „Baggie“-Reaktorsysteme, die mit Photokatalysator/Wasser-Gemischen gefüllt sind. Durch Bestrahlung wird Wasserstoff erzeugt, der sich in den Baggie-Reaktoren sammelt und anschließend in nachgeschalteten Schritten gereinigt wird, um reines Wasserstoffgas zu erhalten. Dieser einfache Ansatz ermöglicht die Nutzung von Sonnenenergie über große Flächen und eröffnet damit zukünftig eine Wasserstoffproduktion im industriellen Maßstab.

Um die Katalysator- und Prozessentwicklung zu steuern, führen wir quantitative wirtschaftliche und nachhaltigkeitsbezogene Bewertungen der Wasserstoffproduktion mithilfe von techno-ökonomischen und Lebenszyklusanalysen durch. Dafür entwickeln wir kontinuierlich das Python-Paket „pyH2A“ weiter. Die Ergebnisse dieser Bewertungen heben zentrale Parameter hervor und liefern quantitative Zielwerte für die anderen Forschungsbereiche, um sie auf unser Ziel auszurichten, skalierbare Systeme zur Wasserstoffproduktion zu erreichen.