Photolyse: Photokatalysator für die Wasseroxidation
28.01.2013 -
Photokatalysator für die Wasseroxidation. Wasserstoff wird einer der wichtigsten Energieträger der Zukunft sein. Ideal wäre es, Wasserstoff nicht aus fossilen Rohstoffen, sondern durch die Spaltung von Wasser zu gewinnen. Eine viel versprechende Methode wäre die Photolyse.
Ein australisch-amerikanisches Forscherteam hat einen Katalysator entwickelt, der eine der notwendigen Teilreaktionen, die Photo-Oxidation von Wasser, effektiv katalysiert. Es handelt sich dabei um einen Mangan-Oxo-Komplex mit einem würfelförmigen Kern aus vier Mangan- und vier Sauerstoffatomen, der von Phosphinatmolekülen eingekapselt wird.
Die eigentliche katalytisch aktive Spezies entsteht, wenn Lichtenergie ein Molekül aus der Kapsel freisetzt. Allerdings ist der Mangan- Komplex nicht in Wasser löslich. Die Forscher umgingen dieses Problem, indem sie eine Elektrode mit einer hauchdünnen Nafion-Membran beschichteten. Eingelagert in die wässrigen Kanälchen dieser Membran wird die katalytische Spezies stabilisiert und kommt mit den Wassermolekülen gut in Kontakt.
Bestrahlen mit sichtbarem Licht bei einer angelegten Spannung von 1,2 V führt zu einer effektiven Elektrooxidation von Wasser. Diese anodische Halbzelle ließe sich einfach mit einer katalytischen wasserstofferzeugenden Kathodenzelle paaren. So soll eine photoelektrochemische Zelle entstehen, die reinen Wasserstoff und Sauerstoff aus Wasser und Sonnenlicht herstellt. Entwickelt wurde der Katalysator nach dem Vorbild eines manganhaltigen Enzyms aus dem Photosyntheseapparat lebender Organismen.
