Dem Team von Professor Yin Huajie am Hefei Institute of Physical Science der Chinesischen Akademie der Wissenschaften ist kürzlich ein Durchbruch gelungen: Es entwickelte ein neuartiges Solarstromerzeugungssystem, das grünen Wasserstoff direkt aus atmosphärischem Wasser erzeugen kann, ohne auf externe Wasser- oder Energiequellen angewiesen zu sein. Die entsprechenden Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift *Advanced Materials* veröffentlicht.

Die Protonenaustauschmembran-Wasserelektrolyse (PEMWE) ist ein führender Ansatz zur Erzeugung von grünem Wasserstoff und hat aufgrund ihrer hohen Effizienz und der hochreinen Wasserstoffproduktion große Aufmerksamkeit erregt. Die hohe Abhängigkeit des Prozesses von hochreinem Wasser schränkt jedoch seine Anwendung in wasserarmen Regionen ein. Die atmosphärische Wassergewinnung (AWH), eine neue Methode zur Gewinnung von reinem Wasser, bietet eine praktikable Lösung zur Bekämpfung der Wasserknappheit bei der Produktion von grünem Wasserstoff.

Das Team von Professor Yin Huajie entwickelte ein autarkes System, das solarthermische Wassergewinnung aus der Atmosphäre mit Protonenaustauschmembran-Elektrolyse kombiniert. Das System nutzt hierarchisch porösen Kohlenstoff als Adsorptionsmittel, um Luftfeuchtigkeit zu binden. Diese Feuchtigkeit verdunstet unter Sonneneinstrahlung und wird anschließend einem speziell entwickelten Elektrolyseur zur Wasserstofferzeugung zugeführt. Das poröse Material wird mittels Templatsynthese und Kalzinierung hergestellt und einer Oberflächenoxidation unterzogen, um seine Hydrophilie zu verbessern.

Experimentelle Ergebnisse zeigen, dass das System eine hervorragende Leistung erbringt. Selbst bei niedriger Luftfeuchtigkeit (bis zu 20 %) gewährleistet es eine stabile Wassergewinnung und -verdunstung. Bei 40 % Luftfeuchtigkeit erreicht das System eine Wasserstoffproduktionsrate von nahezu 300 ml/h und beweist damit seine ausgezeichnete Zyklenstabilität und Langzeitstabilität. Feldtests bestätigen zudem, dass das System kontinuierlich grünen Wasserstoff ausschließlich mit Solarenergie produzieren kann, CO₂-neutral arbeitet und keine externe Energiezufuhr benötigt.

Das Forschungsteam erklärte, dass diese Erkenntnis eine neue Lösung für die nachhaltige Wasserstoffproduktion in wasserarmen Regionen bietet.

Weitere Informationen: Bo Fu et al., „Erreichen einer autarken Produktion von grünem Wasserstoff durch solarbetriebene atmosphärische Wasserproduktion über mehrstufig geordneten porösen Kohlenstoff“, Advanced Materials (2025).