Blitzende Kristalle für die Elektrolyse / Quelle: https://emd.energie-und-management.de/
Eine wenig erforschte Eigenschaft bestimmter Kristalle wollen Forscher der Technischen Universität Bergakademie Freiberg für die Wasserstofferzeugung durch Wasserelektrolyse nutzen.
Die sogenannte Pyroelektrizität ist ein Phänomen der Physik, bei dem Wärme über bestimmte Kristalle in Strom umgewandelt oder die entstehende Spannung für chemische Reaktionen genutzt werden kann. Während die erste Anwendung schon in Geräten wie Bewegungsmeldern im Einsatz ist, ist die zweite zwar bekannt, aber bisher noch nicht ausreichend theoretisch beschrieben worden. Ein Physiker-Team der TU Bergakademie Freiberg hat nun einen Weg gefunden, die Prozesse an pyroelektrischen Oberflächen in einem Modell zu beschreiben und vorherzusagen. Der Ursache für das pyroelektrische Phänomen liegt in den kleinsten positiv und negativ geladenen Teilchen des Kristalls, die bei einer Temperaturänderung aufeinander zu oder auseinanderdriften. Die Summe dieser Bewegungen entlädt sich als elektrischer Strom an der Oberfläche des Kristalls in Form kleiner Blitze. Die auf diese Weise entstehende Spannung könnte für chemische Reaktionen genutzt werden. „Besonders interessant ist hierbei die Spaltung von Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff, der als Energieträger und in der chemischen Industrie ein gefragtes Gas ist“, so Mateo de Vivanco von der TU Freiberg. Das Problem: Obwohl diese Reaktion schon experimentell nachgewiesen werden konnte, sind die physikalischen Hintergründe bisher nur unzureichend beschrieben worden. In mehrjähriger Forschungsarbeit gelang es dem Team um de Vivanco, das nun vorgelegte chemisch-physikalische Modell zu entwickeln, mit dem die Prozesse an pyroelektrischen Oberflächen in chemisch labilen Medien, wie etwa Wasser, erklärt und vorhergesagt werden können. So kann damit beispielsweise erstmals die produzierte Menge an Wasserstoff erklärt und vorhergesagt werden. Wird der pyroelektrische Prozess künftig weiterentwickelt, ergibt sich ein neues Verwendungspotenzial für Forschung und Industrie.
Peter Koller© 2020 Energie & Management GmbH