Bauletter, BAULINKS.de-Meldungen, vom 31.1.2015

Auf dem Weg zur künstlichen Photosynthese

Wissenschaftler des Helmholtz-Zentrumd für Materialien und Energie (HZB) haben die Elektronenzustände eines Mangan-Katalysators exakt beschrieben, der Licht in che­mi­sche Energie umwandeln kann. Die Forscher haben damit einen wichtigen Schritt gemacht, um Photosynthese - die Energiegewinnungsmethode grüner Pflanzen - in künstlichen Systemen besser zu verstehen.

Die Arbeiten fanden im Rahmen einer Kooperation des HZB mit der School of Chemistry und dem ARC Centre of Excellence for Electromaterials Science an der Monash Uni­versity in Australien statt. Die Teams um Professor Emad Aziz, Leiter des HZB-Insti­tuts „Methoden der Materialentwicklung“ und Professor Leone Spiccia von der Monash University haben Ergebnisse ihrer Forschung heute im Journal „ChemSUSChem“ (DOI:  10.1002/cssc.201403219) und vor kurzem im „Journal of Materials Chemistry A“ der renommierten Royal Society of Chemistry veröffentlicht (DOI: 10.1039/c4ta04185b).

Könnte man das Licht der Sonne ohne großen Aufwand direkt in chemische Energie umwandeln – sämtliche Energiesorgen der Menschheit wären Vergangenheit. Grüne Pflanzen haben dafür einen Mechanismus entwickelt, die Photosynthese: Sie nutzen Sonnenlicht, um aus Wasser und Kohlendioxid energiereiche Substanzen wie Zucker aufzubauen. Doch die Moleküle des so genannten „Oxygen Evolution Centre“, wo diese Vorgänge in den Pflanzenzellen stattfinden, sind hochkomplex und sehr empfind­lich. Wissenschaftler sind deshalb bestrebt, die katalytischen Vorgänge im Labor in künstlichen Systemen ablaufen zu lassen und diese für den kommerziellen Einsatz zu optimieren.

An seinem Institut erforscht Emad Aziz chemische Katalysatoren zur Wasserspaltung, die zu ähnlicher Leistungsfähigkeit gebracht werden sollen wie die Photosynthese-Enzyme. Vor einiger Zeit haben die Wissenschaftler bereits herausgefunden, welche Beschaffenheit solche Energiewandler haben müssen. Am besten geeignet sind dem­nach Mangan-Komplexe, die in eine Nafion-Matrix - einem Teflon-ähnlichen Polymer - eingebettet sind. Die Proben dafür hat Leone Spiccias Team entwickelt und zur Ver­fü­gung gestellt: „Beim Kontakt mit Nafion bilden die Mangan-Komplexe Nanopartikel aus Manganoxiden“, sagt Spiccia: „Diese Oxide katalysieren bei Lichteinfall die Oxidation von Wasser, also die Reaktion, bei der Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff aufge­spalten wird. Der Wasserstoff kann als Energieträger gespeichert werden.“

„Wir wollten nun herausfinden, welcher der zahlreichen möglichen Mangan-Komplexe in Nafion die besten Manganoxide bildet“, beschreibt die bei den Versuchen feder­füh­rende Wissenschaftlerin Munirah Khan von der Freien Universität Berlin ihre Aufgabe. Gefördert vom DAAD und von der pakistanischen „Higher Education Commission“ hat Frau Khan die Bildung der Manganoxide und ihre katalytische Wirkung mit Röntgenlicht der Synchrotronstrahlungsquelle BESSY II des HZB untersucht. Zum Einsatz kam eine als RIXS bezeichnete Methode, mit der sich die an den Katalyseprozessen beteiligten Manganoxide sehr genau untersuchen lassen.

Von den verschiedenen Mangan-Komplexen erwies sich ein von den Wissenschaftlern als Mn(III) bezeichneter Komplex als Bildner der effizientesten Manganoxide. „Wir ent­wickeln jetzt unsere Methoden so weiter, dass wir katalytische Prozesse mit solchen neuen Materialien in Bezug auf ihr energetisches und zeitliches Verhalten untersuchen können“, sagt Emad Aziz: „Unser Ziel ist es, synthetisch arbeitenden Chemikern ein genaues Bild dieser Vorgänge zu geben, um so ihre Forschung zur Funktion der Mate­ri­alien zu unterstützen. So muss man zum Beispiel herausfinden, ob und unter welchen Bedingungen die Materialien für technische Anwendungen genutzt werden können, so dass Licht in chemische Energie umgewandelt wird. Wenn dies gelingt, wären wir auf dem Weg zu einer kontinuierlichen, umweltfreundlichen und kostengünstigen Spei­che­rung von Sonnenenergie ein wesentliches Stück weiter gekommen.“ ... Na, wenn das mal nicht neue Anstöße für innovative Fassaden-Entwicklungen birgt!? Wir dagegen zeigen, was heuer schon auf der BAU präsent war:

Rockpanel Chameleon: Neue changierende Farbspiele dank Kristalleffektschicht
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Die Rockpanel Group bietet mit Fassadentafeln der Serie „Chameleon“ Pla­nern eine Option, selbst unscheinbaren Gebäuden einen besonderen Cha­rakter zu verleihen: Dank einer Kristalleffektschicht nehmen die Fassaden­tafeln dieser Serie je nach Perspektive und Einfall des Lichts eine andere Farbe an. weiter lesen

Equitone Linea: Profilierte Faserzementtafel neu von Eternit ideal für Südfassaden
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Mit Equitone Linea präsentierte Eternit in München neue, von zement­grau bis erdig braun durchgefärbte Faserzementtafeln mit profilierter Oberflä­che. Zusammen mit der Sonne sorgen ihre Fräsungen über den Tag für ein dynamisches Spiel mit Licht und Schatten. weiter lesen

Art-Line und Kristallraute: Zwei neue Fassadensysteme von Rheinzink
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Mit Art-Line und Kristallraute hat Rheinzink zwei Neuerungen vorge­stellt, die sich für architektonisch anspruchsvolle Titanzink-Fassaden empfehlen. weiter lesen

Airtight: Tremco Illbrucks Konzept für luftdichte Gebäudehüllen - auch in der Fläche
http://www.baulinks.de/webplugin/2015/0157.php4
Mit Airtight hat Tremco Illbruck eine Markenlösung für eine luftdichte Ge­bäudehülle vorgestellt. Dahinter verbirgt sich ein abgestimmtes Sor­timent von Illbruck-Produkten - bestehend aus Dampfbremsen, Fassa­denfolien, Unterdeckbahnen sowie Klebebändern. weiter lesen

Unika erforscht mit Partnern vertikale Begrünung mit speziellen Kalksandstein-Elementen
http://www.baulinks.de/webplugin/2015/0156.php4
Gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Ener­gietechnik UMSICHT und DGW Bodensysteme (Biolit) hat Unika Kon­zep­te zur vertikalen Begrünung auf Basis von mineralischen Bau­ele­men­ten aus Kalksandstein entwickelt. weiter lesen

WDVS mit Rathscheck-Schieferplatten bauaufsichtlich zugelassen
http://www.baulinks.de/webplugin/2015/0155.php4
Die erste bauaufsichtliche Zulassung für Schieferplatten als Belag eines Wärmedämmverbundsystems (WDVS) präsentierte Rathscheck Schiefer in München. Der namhafte Produzent von Schiefer bietet die Schie­fer­be­kleidung als exakt kalibrierte 1 cm dicke Platten an. weiter lesen

Studie zu WDVS-Recycling und -Verwertung: „Entsorgungsprobleme sind nicht zu erwarten.“
http://www.baulinks.de/webplugin/2015/0154.php4
In einer aktuellen Studie, die im Rahmen der Antragsforschung der Ini­tia­tive Zukunft Bau des BBSR entstanden ist und auf der BAU vorge­stellt wur­de, haben das Fraunhofer Institut für Bauphysik und das FIW München die Möglichkeiten zur Verwertung ausgedienter WDVS-Kompo­nenten untersucht. weiter lesen

Neuer dämmender Unterputz (λ = 0,05 W/mK) von SG Weber für monolithisches Mauerwerk
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Saint-Gobain Weber hat mit dem weber.dur 142 HLZ einen neuen Unter­putz vorgestellt, der speziell für hoch wärmedämmendes Ziegelmauer­werk ent­wickelt wurde. Der Superleichtputz Typ III kann bis zu 6 cm dick aufge­bracht werden. weiter lesen

Baumit erweitert das Angebot an ArtLine Effektbeschichtungen
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Mit ArtLine Metallic, Glitter und Lasur hat Baumit sein Angebot an Effekt­beschichtungen erweitert - von glänzend und glitzernd bis matt und inten­siv. weiter lesen

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