# taz.de -- Energiewende: Wasserstoff aus Sonnenlicht
       
       > Wasserstoff wird oft klimaschädlich hergestellt. Schwedische Forscher
       > gewannen das Element nun mittels Kunststoff aus Sonnenlicht. Doch es gibt
       > Hürden.
       
 (IMG) Bild: Sehr viel Energie: Sonnenstrahlen treffen auf die Erde
       
       Komplett emissionsfrei und unbegrenzt verfügbar: Wenn man Wasserstoff nur
       aus Wasser und Sonnenlicht erzeugen könnte, dann wäre das für die
       Energiewende ein enormer Fortschritt. Eine wichtige Entdeckung auf dem Weg
       dorthin ist vor Kurzem dem Forschungsteam um Ergang Wang an der
       Chalmers-Universität in Göteborg gelungen.
       
       Rund zwei Jahre hatten die Forschenden in Schweden an dem Projekt
       gearbeitet: Im Wasser schwimmende winzige Kunststoffpartikel als
       Katalysatoren wandelten Sonnenlicht direkt in Wasserstoff um. Solch ein
       Verfahren, bei dem Katalysatoren zum Einsatz kommen, wird Fotokatalyse
       genannt, und es ist nicht neu.
       
       Die Wissenschaftler brachten leitende Kunststoffe, sogenannte konjugierte
       Polymere, zum Einsatz. Bisher wurden vor allem Metalle verwendet, um eine
       chemische Reaktion in Gang zu bringen, bei der durch Lichtstrahlen
       Wasserstoff entsteht. „Bei dieser Methode wird in der Regel Platin
       verwendet“, berichtet Post-Doktorand Alexandre Holmes, „aber es ist teuer
       und nur in begrenzten Mengen verfügbar.“
       
       [1][Wasserstoff ist ein Energieträger], der bei seiner Nutzung kein CO2
       ausstößt. Wirklich klimafreundlich ist er aber nur, wenn auch seine
       Erzeugung klimafreundlich stattfindet. Aktuell werden aber 95 Prozent des
       Hydrogens noch über fossile Verfahren hergestellt. An umweltfreundlicheren,
       elektrolytischen und fotokatalytischen Verfahren wird schon länger
       gearbeitet, die allerdings bisher bei Weitem nicht die Effizienz der
       herkömmlichen Prozesse erreichen.
       
       Alexandre Holmes und seine Kolleginnen und Kollegen entwickeln mittels
       spezieller Verarbeitungstechniken einen leitfähigen Kunststoff, der in
       kleinsten Teilchen im Wasser verteilt werden konnte. Auf diese Art
       Wasserstoff zu erzeugen, könnte zukunftsweisend sein. Allerdings gibt es
       noch einige Hürden, die überwunden werden müssen.
       
       ## Noch scheitert es an der Rentabilität
       
       „Um Wasserstoff zu erzeugen, reduzieren wir Wasser zu Wasserstoff, indem
       wir zwei Elektronen aus unseren leitfähigen Kunststoffen entnehmen, aber
       das bedeutet auch, dass diese Elektronen wieder zurückgewonnen werden
       müssen“, erklärt der Post-Doc die Herausforderung. „Im Idealfall würden
       diese Elektronen durch Oxidation von Wasser gewonnen werden, wodurch
       Wasserstoff und Sauerstoff entstehen würden, was wirtschaftlich am
       sinnvollsten wäre. Das Problem ist nur, dass wir das noch nicht können,
       weil die Oxidation von Wasser sehr schwierig ist.“
       
       Daher hat man an der Chalmers Universität Vitamin C verwendet, das teurer
       als Wasserstoff ist: „Wir müssen also einen Weg finden, um die Verwendung
       von Vitamin C zu vermeiden, oder vielleicht Alternativen finden, um es zu
       regenerieren.“ Damit sei die wirtschaftliche Rentabilität dieser
       Wasserstoffproduktion immer noch begrenzt. Und solange keine
       Wirtschaftlichkeit erreicht wird, können auch fotokatalytische Systeme die
       traditionelle Herstellung von Wasserstoff nicht ersetzen.
       
       Ein weiterer Knackpunkt ist die Verwendung von Palladium, um die
       leitfähigen Kunststoffe zu synthetisieren: „Die wichtige Frage für uns
       dabei: Hat das Palladium Auswirkungen auf die Wasserstoffproduktion? Daher
       müssen wir herausfinden, ob dieses Restpalladium am fotokatalytischen
       Prozess beteiligt ist“, sagt Holmes. In fünf bis zehn Jahren, so die
       Einschätzung des Wissenschaftlers, dürfte aber auch dafür eine Lösung
       gefunden werden.
       
       Für die Forschenden in Göteborg ist jedenfalls klar, dass ihre Arbeit das
       bisherige Paradigma infrage stellt, dass organische Materialien entweder
       den Einsatz von Edelmetall – Katalysatoren oder Zweikomponentensystemen –
       erfordern, um eine hohe Wasserstoffproduktion zu erzielen. Alexandre
       Holmes: „Diese Erkenntnisse legen den Grundstein für eine neue Generation
       metallfreier organischer Fotokatalysatoren, mit denen globale
       Herausforderungen in den Bereichen Energie und Nachhaltigkeit bewältigt
       werden können.“
       
       ## Größter Absatzmarkt ist die Chemieindustrie
       
       Am Fraunhofer IKTS wird ebenfalls an innovativen Wasserstoff-Technologien
       gearbeitet. „Es geht jetzt hauptsächlich darum, die Industrie zu
       dekarbonisieren“, steckt Wasserstofftechnologe Karl Skadell den allgemeinen
       Rahmen ab, „und Wasserstoff brauchen wir heute schon in großen Mengen.“ Der
       größte Absatzmarkt sei die chemische Industrie beziehungsweise die
       Düngemittelherstellung, ohne die eine Weltbevölkerung von acht Milliarden
       Menschen kaum noch ernährt werden könnte.
       
       Der naheliegende Schritt aus Sicht des Gruppenleiters
       Wasserstofftechnologien am Fraunhofer IKTS ist [2][die „Skalierung“] der
       „technisch ausgereiften“ Wasserelektrolyse, mit der Wasserstoff durch die
       Zuführung von Strom, am besten aus nachhaltigen Quellen, jetzt schon
       hergestellt werden kann.
       
       Kollegen von ihm am Fraunhofer IKTS haben jedenfalls im Rahmen ihres
       „NeoPEC“-Projekts ebenfalls ein fotoelektrochemisches Verfahren entwickelt,
       bei dem mit Halbleitern beschichtetes Glas kurz- und langwelliges Licht in
       einem Wassertank absorbiert, um letztlich Wasserstoff aus Wasser zu
       erzeugen.
       
       Post-Doc Alexandre Holmes schließlich sieht als eine der wichtigsten
       Aufgaben des Teams an der Chalmers Universität, „wirklich“ zu begreifen,
       warum diese „leitfähige Katheterisierung“ besonders gut funktioniert: „Denn
       wenn wir verstehen, wie sie auf chemischer Ebene funktioniert, also wie die
       tatsächliche Reaktion abläuft, dann können wir auch versuchen, noch
       leistungsfähigere Materialien zu entwickeln – vielleicht Materialien, die
       komplementär sind und beispielsweise die Oxidation von Wasser leiten
       könnten.“
       
       Das Verständnis der Funktionsweise sei also das Entscheidende, um die
       Leistung und Rentabilität dieser Materialreihe weiter voranzutreiben: „Das
       ist im Moment eine der größten Herausforderungen. Aber wir werden in
       Zukunft hoffentlich ein besseres Verständnis darüber gewinnen.“
       
       27 Mar 2026
       
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