Photoelektrochemie
DiePhotoelektrochemieist ein Teilbereich derElektrochemie,der sich mit dem Verhalten vonHalbleiter-Elektrolyt-Systemen bei Bestrahlung mit Licht befasst.[1]Der Halbleiter stellt dabei eine Elektrode dar, die zusammen mit dem Elektrolyt eineHalbzellebildet. Beim Einstrahlen des Lichtes bildet sich einElektron-Loch-Paar,welches in einer anschließenden elektrochemischen Reaktion beteiligt sind.[2]Diese Eigenschaft von Halbleitermaterialien wurde bereits erfolgreich zur Umwandlung vonSonnenenergiein elektrische Energie durch photovoltaische Geräte genutzt.
Geschichte
[Bearbeiten|Quelltext bearbeiten]Die Photoelektrochemie wurde in den 1970er- und 1980er-Jahren aufgrund der erstenErdölkriseintensiv erforscht. Dafossile Brennstoffenicht erneuerbar sind, ist es notwendig, Verfahren zur Gewinnung erneuerbarer Ressourcen und zur Nutzung sauberer Energie zu entwickeln. KünstlichePhotosynthese,photoelektrochemischeWasserspaltungund regenerativeSolarzellensind in diesem Zusammenhang von besonderem Interesse.
Anwendungen
[Bearbeiten|Quelltext bearbeiten]Die Photoelektrochemie wurde im Bereich der Wasserstofferzeugung aus Wasser und Sonnenenergie intensiv untersucht. Viele Materialien haben vielversprechende Eigenschaften zur effizienten Wasserspaltung gezeigt, aberTitandioxidist nach wie vor billig, reichlich vorhanden und stabil gegen Photokorrosion. Das Hauptproblem von Titandioxid ist seineBandlücke,die je nachKristallinität(AnatasoderRutil) 3 oder 3,2eVbeträgt. Diese Werte sind zu hoch und nur dieWellenlängeimUV-Bereichkann absorbiert werden. Um die Leistung dieses Materials bei der Spaltung von Wasser mit der Wellenlänge des Sonnenlichts zu erhöhen, muss das Titandioxid sensibilisiert werden. Derzeit ist die Sensibilisierung mitQuantenpunktenvielversprechend, aber es sind weitere Forschungen erforderlich, um neue Materialien zu finden, die das Licht effizient absorbieren können.
Diekünstliche Photosyntheseist eine vielversprechende Methode zur Nachahmung dernatürlichen Photosynthese,um solche Verbindungen herzustellen. Die photoelektrochemischeReduktionvonKohlenstoffdioxidwird wegen ihrer weltweiten Auswirkungen intensiv untersucht.
Siehe auch
[Bearbeiten|Quelltext bearbeiten]Literatur
[Bearbeiten|Quelltext bearbeiten]- Eintrag zuphotoelectrochemistry.In:IUPAC(Hrsg.):Compendium of Chemical Terminology.The “Gold Book”.doi:10.1351/goldbook.P04607.
Einzelnachweise
[Bearbeiten|Quelltext bearbeiten]- ↑Joshua P. Barham, Burkhard König:Synthetische Photoelektrochemie.In:Angewandte Chemie.Band132,Nr.29,13. Juli 2020,ISSN0044-8249,S.11828–11844,doi:10.1002/ange.201913767(wiley.com[abgerufen am 19. Mai 2022]).
- ↑Zoski, Cynthia G.:Handbook of electrochemistry.1st ed Auflage. Elsevier, Amsterdam 2007,ISBN 978-0-08-046930-0.