Anwendungen der Sonnenergie

Photolyse

Ein weiterer Prozeß, der die Sonnenenergie nutzen kann, ist die Photolyse, mit der man sich am Hahn-Meitner-Institut für Kernforschung in Berlin beschäftigt. Dies ist ein Prozeß, bei welchem Wasser zu Wasserstoff reduziert wird, und die im Wasser enthaltene Kohlensäure zu Oxalsäure. Dem Wasser wird dabei als Sensibilisator für das einfallende Sonnenlicht Tetramethyl zugemischt. Doch trotz des Einsatzes von Seifenlauge als Elektronenschleuse konnte das Grundproblem bislang nicht gelöst werden, daß nämlich nach der Abgabe eines Elektrons aus dem Sensibilisator-Molekül dieses positiv geladen – und damit sei­ner Wirkung beraubt ist.

Photokatalyse

Des weiteren ist die Photokatalyse zu nennen, an der 2006 Forscher der Universität Hannover arbeiten. Dabei geht es um die Entwicklung von selbstreinigenden Materialien, durch deren Umsetzung  sich Milliarden sparen ließen. Hierbei fangen nanometergroße Titandioxidpartikel die ultraviolette Strahlung des Sonnenlichtes ein und nutzen sie für eine Reinemachaktion, in dem das Nanomineral mit Hilfe von Licht die chemische Zersetzung von organischen Stoffen beschleunigt. Mit der freigesetzten Energie werden chemische Bindungen in den anhaftenden Schmutzpartikeln geknackt, ob diese nun Fett oder Staub, flüssig oder fest sind. Oft bleibt nichts mehr übrig als Wasser und Kohlendioxid – der ‚Dreck’ löst sich buchstäblich in Luft auf. Anfang des Jahres beginnt eine Kooperation mit zwei Automobilunternehmen, um selbstreinigende Fahrzeugteile auszustatten, wobei sich das Interesse insbesondere auf die Frontscheibe und auf sicherheitsrelevante Teile wie den Abdeckungen der Frontscheinwerfer und Sensoren erstreckt.

Bereits 1968 entdeckten japanische Forscher an der Universität Tokio den aktiven Reinigungseffekt des Titandioxides. Doch erst in den späten 90er Jahren stolperten sie zudem über einen passiven Reinigungseffekt. Wassertropfen zerfließen an Titandioxid schlagartig zu einem hauchdünnen Film, wodurch sich ein breiter Strom bildet, der den Staub mit sich fortreißt. Diese Superhydrophilie macht zusammen mit der Photokatalyse aus der Titanverbindung das ultimative Reinigungsmittel. Erst nach diesen beiden Entdeckungen wurde die Industrie auf den molekularen Saubermann aufmerksam.

Das Unternehmen Nano-X GmbH in Saarbrücken entwickelte beispielsweise selbstreinigende Fensterprofile, und das französische Unternehmen Saint- Gobain Glass verkauft seit 2004 selbstreinigendes Titandioxid-Fensterglas, und in Japan gibt es bereits selbstreinigende Teppiche und Polstermöbel, ja sogar Anzüge und Socken.

Ein Problem der Titandioxid-Reiniger, die nur etwa 3 % des Tageslichtes, nämlich den UV-A Anteil, nutzen, ist allerdings, daß sie im Innenraum, wo dieses ultraviolettes Licht fehlt, versagen. Einer Forschergruppe der Universität Erlangen ist es jedoch gelungen, die Partikel so zu modifizieren, dass sie sogar im sichtbaren Licht aktiv werden, in dem einige Atome Stickstoff oder Kohlenstoff in das mineralische Oxid eingeschleust werden, wodurch sich die Farbe der Teilchen von Weiß in ein schwaches Gelb wandelt. In diesem Fall schlucken sie dann auch sichtbares Licht und entfernen auch ohne UV-Strahlung Flecken jeder Art.

Darauf aufbauend bietet das Unternehmen Sto seit kurzem eine Wandfarbe mit kohlenstoffdotiertem Titandioxid an (‚Climasan’), die einen roten Farbstoff sogar bei schwachem Kunstlicht innerhalb von zehn Minuten zersetzt. Der positive Nebeneffekt: Auch Schadstoffe in der Raumluft werden vernichtet. Giftige chlorierte Phenole werden binnen fünf Stunden vollständig in ungefährliches Kohlendioxid und Wasser umgewandelt, und auch krebserregendes Formaldehyd und Dichlorethylen werden von der Wandfarbe aus der Raumluft gefiltert.

Die meiste Entwicklungsarbeit wird aber in die photoelektrische Nutzung gesteckt, in die Entwicklung von Siliziumzellen und ihre Geschwister und Verwandten und Nachfolger und Bekannte…. eine sehr große Familie, deren Mitglieder nun im Einzelnen betrachtet werden sollen.