Neues Material erzeugt per Sonnenlicht Wasserstoff

Ein von Kyriakos Stylianou geleitetes Team am College of Science der Oregon State University hat einen neuen Photokatalysator entwickelt: ein Material, das Licht aufnimmt und die gewonnene Energie zur Beschleunigung chemischer Reaktionen nutzt. Der Photokatalysator gewinnt damit laut SciTechDaily Wasserstoff mit hoher Geschwindigkeit und hoher Effizienz mithilfe von Licht aus Wasser. Das Material trägt den Namen BVR-19 und gehört zur Gruppe der metallorganischen Gerüste, kurz MOF: poröse Strukturen aus positiv geladenen Metallionen, die von organischen Bausteinen umgeben sind. Die Ergebnisse erschienen im Journal of the American Chemical Society unter dem Titel „Intraligand Charge Transfer in Metal-Organic Frameworks Facilitates Radical Anion-Mediated Hydrogen Evolution“, online veröffentlicht am 14. September 2026 und gedruckt am 23. September 2026, wie Hydrogen Fuel News berichtete. Stylianou bezeichnete die Ergebnisse laut der Universität als potenzielles neues Werkzeug gegen Treibhausgasemissionen und den Klimawandel.

Wie das Material Wasserstoff herauslöst

Bei BVR-19 bricht laut Energies Media einfallendes Licht vorübergehend eine Bindung zwischen zwei Schwefelatomen auf und erzeugt dadurch reaktive Schwefelspezies, die Wasserstoffbildung antreiben. Stylianou erklärte, das Material nutze seine schwefelhaltigen organischen Bausteine, um Lichtenergie einzufangen und Elektronen dorthin zu bewegen, wo sie für die Wasserstoffproduktion gebraucht werden, statt sich hauptsächlich auf die Metallatome zu verlassen. Nach seinen Angaben ist dafür kein zusätzlicher teurer Metallkatalysator nötig, was künftige lichtgetriebene Systeme zur Wasserstoffproduktion vereinfachen könnte. Das Material bildet sich zudem spontan in wässriger Lösung bei Raumtemperatur, was der Universität zufolge einen deutlichen energetischen Vorteil bei der Herstellung bedeutet.

Ein früher untersuchtes Material liefert Zahlen zum Vergleich

Die Oregon State University hatte bereits in einer Mitteilung vom 25. Juli 2024 RTTA-1 vorgestellt, einen Heteroübergang aus MOF-abgeleitetem Rutheniumoxid und mit Schwefel sowie Stickstoff dotiertem Titanoxid. Unter den getesteten RTTA-Varianten erzielte RTTA-1 mit dem niedrigsten Rutheniumoxidgehalt laut Stylianou die schnellste Wasserstoffproduktionsrate und eine hohe Quantenausbeute. Ein Gramm des Materials erzeugte demnach innerhalb einer Stunde über 10,700 Mikromol Wasserstoff, wobei von jeweils 100 auftreffenden Photonen 10 zur Wasserstoffproduktion beitrugen. Stylianou führte die Leistung auf das Zusammenwirken der Metalloxideigenschaften und der vom MOF stammenden Oberflächeneigenschaften zurück, die den Elektronentransfer verbessern. Diese Werte beziehen sich laut Oregon State University auf RTTA-1.

Die Produktionskosten: etwa $1.50 gegen etwa $5 pro Kilogramm

Nach Angaben Stylianous ist die Wasserstoffproduktion durch katalytische Wasserspaltung sauberer als die herkömmliche Gewinnung aus Erdgas durch Methan-Dampfreformierung, bei der Kohlendioxid entsteht. Derzeit verbreitete katalytische Verfahren zur Wasserstoffgewinnung aus Wasser setzen auf Elektrokatalyse, bei der Strom durch den Katalysator geleitet wird; laut Universität hängt ihre Nachhaltigkeit von erneuerbarem Strom ab und ihre Wettbewerbsfähigkeit davon, dass dieser günstig ist. Laut Oregon State University kostet Wasserstoff aus Methan-Dampfreformierung derzeit etwa $1.50 pro Kilogramm, grüner Wasserstoff dagegen etwa $5 pro Kilogramm. Wasserstoff wird unter anderem in Brennstoffzellen für Autos, bei der Ammoniakherstellung, in der Metallraffination und bei der Kunststoffproduktion eingesetzt.

Ob industrieller Einsatz möglich ist, bleibt offen

Ob BVR-19 oder darauf aufbauende Materialien industriellen Maßstab erreichen können, bleibt offen; laut Energies Media erfordert der Übergang von einem vielversprechenden Laborergebnis zu einem kostenkonkurrenzfähigen Verfahren Jahre an Entwicklungsarbeit. Stylianou leitet das Materials Discovery Laboratory der Universität (das MaD Lab) und bezeichnet die Arbeit als Bauplan für bessere Materialien, die Kosten grünen Wasserstoffs senken könnten. Unterstützt wurde die Studie nach Angaben der Universität vom Murdock Charitable Trust, der National Science Foundation und dem OSU College of Science.