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Kohlendioxid-Umwandlung

Panasonic entwickelt künstliches Photosynthesesystem zur Kohlendioxid-Umwandlung

| Redakteur: Dr. Ilka Ottleben

Panasonic hat ein hoch effizientes künstliches Photosynthesesystem zur Erzeugung organischer Materialien aus Kohlendioxid und Wasser entwickelt. Es basiert auf einem Nitrid-Halbleiter und soll als Grundlage für die Realisierung eines Systems zur Abscheidung und Umwandlung von verbrauchtem Kohlendioxid aus Müllverbrennungsanlagen und Energieerzeugungsanlagen dienen.

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Schematische Darstellung des künstlichen Fotosynthesesystems
Schematische Darstellung des künstlichen Fotosynthesesystems
(Grafik: Business Wire)

Osaka/Japan – Panasonic hat ein künstliches Photosynthesesystem entwickelt, mit dem Kohlendioxid (CO2) durch Beleuchtung mit Sonnenlicht bei einer Ausbeute (Stand 30. Juli 2012; das Energieverhältnis zwischen synthetisierten Materialien und Eingangslicht) von 0,2% in organische Materialien umgewandelt werden kann. Die Ausbeute ist vergleichbar mit echten Pflanzen, die für Biomasse-Energie verwendet werden. Das wichtigste Element des Systems ist ein Nitrid-Halbleiter, der das System einfach und effizient macht. Diese Entwicklung wird die Grundlage für die Realisierung eines Systems zur Abscheidung und Umwandlung von verbrauchtem Kohlendioxid aus Müllverbrennungsanlagen, Kraftwerken oder der Industrie sein.

CO2 ist eine der Substanzen, die für den Treibhauseffekt verantwortlich sind, und dementsprechend werden Anstrengungen unternommen, die CO2-Emissionen weltweit zu senken. Das Problem mit dem CO2 steht darüber hinaus in direktem Zusammenhang mit dem Problem der Verknappung fossiler Brennstoffe. Bei der künstlichen Fotosynthese handelt es sich um die direkte Umwandlung von CO2 in organische Materialien, mit der beide genannten Probleme gelöst werden können.

In früheren Ansätzen verfügten die Systeme stets über komplexe Anordnungen, wie organische Komplexe oder mehrere Photoelektroden, was eine Verbesserung ihrer Effizienz bei der Reaktion auf das Licht schwierig macht. Das künstliche Photosynthesesystem von Panasonic verfügt über eine einfache Anordnung mit hoch effizienter CO2-Umwandlung, die direktes Sonnenlicht oder gebündeltes Licht nutzen kann.

Künstliches Photosynthesesystem basierend auf Nitrid-Halbleiter

Zuerst fanden wir heraus, dass Nitrid-Halbleiter über die Fähigkeit verfügen, die Elektronen mit ausreichend hoher Energie für die CO2-Reduktionsreaktion anzuregen. Nitrid-Halbleiter haben aufgrund ihrer möglichen Verwendung in hoch effizienten Optik- und Leistungsbauelementen im Sinne der Energieeinsparung viel Aufmerksamkeit erhalten. Es stellte sich jedoch heraus, dass ihr Potenzial über Festkörpergeräte hinausgeht; genau gesagt können sie als Photoelektrode für die CO2-Reduktion verwendet werden. Durch Erstellung einer Gerätestruktur im Rahmen des Dünnfilmverfahrens für Halbleiter konnte die Leistung als Photoelektrode stark verbessert werden.

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