Das vor allem aus Methan bestehende Erdgas ist ein fossiler Brennstoff und Grundsubstanz für Plastik und Düngemittel. Man kann es auch klimaneutral aus Wasser und dem Treibhausgas Kohlendioxid herstellen, sagte Alexander Genest von der TU Wien: „Zum Beispiel mit überschüssiger elektrischer Energie, die an Sonnentagen in der Photovoltaik anfällt.“ Dazu benötigt man eine Elektrode aus Nickel und Zirkonoxid, berichtet er mit Kollegen im Fachjournal „Chemistry of Materials“.

Die Forscher bauten zu Testzwecken solch eine Elektrode aus Nickel auf (Yttrium-stabilisiertem) Zirkonoxid und tauchten sie in eine Lösung mit Wasser (H2O) und Kohlendioxid (CO2). Sie setzten die Elektrode unter Strom und beobachteten (mit Röntgen-Photoelektronenspektroskopie), was dort passierte: „Wenn wir elektrische Spannung anlegten, dann lagerte sich zunächst Kohlenstoff auf den Nickel-Atomen ab“, so Christoph Thurner (Universität Innsbruck) in einer Aussendung: „Das hatten wir auch so erwartet.“

Besonders reaktionsfreudig

Ein Teil des Kohlenstoffs wanderte aber unvorhergesehenerweise weiter auf die Zirkonoxid-Oberfläche. Die beiden Substanzen vereinigten sich zu einer reaktionsfreudigen Verbindung: Sobald diese mit Wasserdampf in Kontakt kam, wurde Methan (CH4) gebildet, berichtete Thurner. Und zwar aus dem Kohlenstoff des Kohlendioxids und dem Wasserstoff des Wassers.

Auf einer zweiten Elektrode entstand wiederum Sauerstoff (O2), erklärte Günther Rupprechter von der Technischen Universität (TU) Wien der APA: Die Energie, um die Ausgangsstoffe CO2 und H2O aufzuspalten, stammt vom Strom. Elektrische Energie wird mit dieser Methode also in chemische Energie umgewandelt, die im Methan enthalten ist. Dieses lässt sich im Gegensatz zu Überschussstrom gut speichern. Wenn nötig, kann man daraus auch andere Substanzen erzeugen, etwa erneuerbare Flüssigtreibstoffe, so die Forscher.

(S E R V I C E – Fachpublikation: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemmater.6c00480 )

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