Toyota und das niederländische Institut für grundlegende Energieforschung haben sich zusammengetan, um Wasserstoff aus der Luft zu gewinnen

Die Automobilbranche macht in jeder Hinsicht große Fortschritte, wobei das Aufkommen von Wasserstoff als Energieträger eine der bemerkenswertesten Entwicklungen ist und die größte Aufmerksamkeit auf sich zieht. Toyota, eine der Pionierfirmen bei Hybridantrieben, möchte mit Wasserstoff noch weiter gehen, einem Element, das dank einer Entdeckung bald weit verbreitet sein wird. Der japanische Hersteller hat sich mit dem DIFFER – dem niederländischen Institut für grundlegende Energieforschung – zusammengetan, um diese Energiequelle näher zu erforschen. Zweifellos hat diese Arbeit Früchte getragen, denn die Zusammenarbeit beider Einrichtungen hat gezeigt, dass es möglich sein wird, Wasserstoff aus der Luft zu gewinnen.

Toyota hat die Entwicklung alternativer Energieträger zu den herkömmlichen Kraftstoffen vorangetrieben, und obwohl Wasserstoff bereits von einigen Fahrzeugen genutzt wird, hat man beschlossen, tiefer zu forschen. Dank der Zusammenarbeit mit dem DIFFER verlief der Prozess weniger mühsam und effizienter, sodass die Gewinnung von Wasserstoff aus der Luft eine Revolution für die Automobilindustrie bedeutet.

Zwei klare Ziele

Eines der Hauptziele, aus denen Wasserstoff als Energieträger für die fortschrittlichsten Modelle gewählt wurde, ist die Verringerung der Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen. Gleichzeitig führt die Erreichung dieses Ziels zum zweiten, nämlich der Reduzierung der Emissionen von Treibhausgasen.

Durch die Verbindung von Wasserstoff mit Sauerstoff in einer Brennstoffzelle wird Elektrizität erzeugt, die zum Antrieb des Fahrzeugs genutzt wird. Toyota wollte diesen Prozess jedoch weiter verbessern und hat deshalb die Expertise des DIFFER in Anspruch genommen, insbesondere die Gruppe für katalytische und elektrochemische Prozesse für energetische Anwendungen unter der Leitung von Mihalis Tsampas.

Diese Gruppe hatte an einer Methode gearbeitet, Wasser im gasförmigen statt im flüssigen Zustand zu spalten, was weitaus üblicher ist. „Mit Gas statt mit Flüssigkeit zu arbeiten, hat mehrere Vorteile“, erklärt Tsampas. „Flüssigkeiten bereiten bestimmte technische Probleme, etwa die ungewollte Bildung von Blasen. Außerdem benötigen wir bei gasförmigem statt flüssigem Wasser keine teuren Anlagen zur Wasseraufbereitung. Und schließlich, da wir nur das Wasser aus der uns umgebenden Luft verwenden, ist unsere Technologie auch an abgelegenen Orten einsetzbar, an denen kein Wasser verfügbar ist.“

Eine neue photoelektrochemische Festkörperzelle, die dies möglich macht

Durch die Zusammenführung beider Einrichtungen ist es gelungen, eine neue photoelektrochemische Festkörperzelle zu entwickeln. Mit ihr lässt sich erstmals Wasser aus der Luft gewinnen und unter dem Einfluss des Sonnenlichts in Wasserstoff umwandeln. Obwohl sich diese Zelle noch im Prototypenstadium befindet, haben die Forscher sowohl von Toyota als auch vom DIFFER bestätigt, dass sich 70 % der Leistung erzielen lassen, die man mit einem vergleichbaren, mit Wasser befüllten Gerät erreicht.

Dies ist jedoch erst der Anfang, und die Ingenieure bereiten alles für die zweite Phase des Projekts vor. „In unserem ersten Prototyp haben wir Fotoelektroden verwendet, von denen bekannt ist, dass sie sehr stabil sind. Das verwendete Material absorbiert jedoch nur ultraviolettes Licht, das weniger als fünf Prozent des gesamten Sonnenlichts ausmacht, das die Erde erreicht“, erklärt Tsampas und fügt hinzu: „Der nächste Schritt ist daher, modernste Materialien einzusetzen und die Struktur des Systems zu optimieren, um sowohl den Wasserzufluss als auch die Menge des absorbierten Sonnenlichts zu erhöhen.“

Zweifellos wird diese Forschung für die Fahrzeuge von Toyota entscheidend sein, denn eines der Hauptziele des japanischen Herstellers ist es, die CO2-Emissionen seiner gesamten Modellpalette auf null zu senken. Gleichzeitig wird diese Praxis auch bei anderen Herstellern anwendbar sein, die nach und nach neue Alternativen übernehmen werden, die harmonisch neben rein batterieelektrischen Fahrzeugen bestehen können.