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Post aus Japan: Geschichten mit H

Ostasien bleibt der Motor der Wasserstoffwirtschaft. Ein koreanische Autobauer will massiv in den Bau von Brennstoffzellenfabriken investieren. Doch dies ist nicht die einzige Initiative solcher Pioniere, die auch aus Japan kommen.

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Reversible Brennstoffzelle bricht Wirkungsgrad-Rekord

Jülich, 18. Dezember 2018 – Wissenschaftler des Forschungszentrums Jülich haben ein hochgradig effizientes Brennstoffzellen-System in Betrieb genommen, das einen elektrischen Wirkungsgrad im Wasserstoffbetrieb von über 60 Prozent erzielt. Ein so hoher Wert wurde bis jetzt von keinem anderen Forscherteam weltweit berichtet. Und die Anlage weist noch eine weitere Besonderheit auf: Die neu entwickelten reversiblen Hochtemperatur-Brennstoffzellen können nicht nur Strom erzeugen, sondern lassen sich auch für die Herstellung von Wasserstoff durch Elektrolyse nutzen.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Nächster Schritt auf dem Weg zu einer effizienten Biobrennstoffzelle

Brennstoffzellen, die mit dem Enzym Hydrogenase arbeiten, sind prinzipiell genauso effizient wie solche, die das teure Edelmetall Platin als Katalysator enthalten. Allerdings brauchen die Enzyme eine wässrige Umgebung, und durch diese gelangt der Ausgangsstoff für die Reaktion – Wasserstoff – nur schwer zu der enzymbeladenen Elektrode. Dieses Problem lösten Forscherinnen und Forscher, indem sie zuvor entwickelte Konzepte für die Verpackung der Enzyme mit der Gasdiffusionselektroden-Technik verknüpften. Das so entwickelte System erzielte erheblich höhere Stromdichten, als bisher mit Hydrogenase-Brennstoffzellen erreicht wurden.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Frustrierte Moleküle verhalten sich radikal

Wasserstoff ist für die chemische Industrie ein wichtiger Rohstoff – und ein umweltfreundlicher Energieträger, etwa für Fahrzeuge mit Brennstoffzellen. Um das träge Molekül für chemische Reaktionen nutzbar zu machen, sind jedoch Reaktionsbeschleuniger nötig. Diese Katalysatoren enthalten meist teure Edel- oder giftige Schwermetalle. Ein Team der Universität Oldenburg und der TU Berlin um den Chemiker Prof. Dr. Thomas Müller hat nun mit Hilfe von Experimenten wichtige Hinweise darauf gefunden, wie neuartige, ungiftige Katalysatoren – frustrierte Lewis-Paare – Wasserstoff zur Reaktion bringen. Die Ergebnisse sind in der internationalen Ausgabe des Fachmagazins Angewandte Chemie erschienen.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Edelmetallfreies Katalysatorsystem so aktiv wie Platin

Als Katalysator für die Sauerstoffreduktion, die zum Beispiel in Brennstoffzellen oder Metall-Luft-Batterien ausschlaggebend ist, setzt die Industrie bisher Platinlegierungen ein. Das teure und seltene Metall setzt der Produktion enge Grenzen. Forscher der Ruhr-Universität Bochum (RUB) und des Max-Planck-Instituts für Eisenforschung haben jetzt eine aus fünf Elementen bestehende Legierung entdeckt, die edelmetallfrei und genauso aktiv ist wie Platin. Sie berichten im Journal Advanced Energy Materials vom 21. Oktober 2018.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Klimaneutral in die Zukunft

Wenn der Verkehr bis zum Jahr 2050 komplett klimaneutral werden soll, steigen die Kosten für den Autofahrer voraussichtlich. Allerdings macht es keinen großen Unterschied, ob ein Mittelklasse-Pkw einen batterieelektrischen Antrieb, eine Brennstoffzelle oder einen mit E-Kraftstoffen betriebenen Verbrennungsmotor an Bord hat. Das ist ein Ergebnis einer umfassenden Studie, in der die Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen (FVV) die technischen und wirtschaftlichen Optionen für einen klimaneutralen Verkehr untersucht hat.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Ein Schutzschild für empfindliche Enzyme in Biobrennstoffzellen

Ein internationales Forscherteam hat einen neuen Mechanismus entwickelt, um Enzyme als Biokatalysatoren in Brennstoffzellen vor Sauerstoff zu schützen. Die Enzyme, sogenannte Hydrogenasen, sind ebenso effizient wie Edelmetallkatalysatoren, aber instabil, wenn sie mit Sauerstoff in Kontakt kommen. Daher sind sie bislang nicht für technologische Anwendungen geeignet. Der neue Schutzmechanismus basiert auf Sauerstoff verbrauchenden Enzymen, die ihre Energie aus Zucker beziehen. Die Forscher zeigten, dass sie mit diesem Schutzmechanismus eine funktionstüchtige Biobrennstoffzelle erzeugen konnten, die mit Wasserstoff und Glukose als Treibstoff arbeitet.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Neutronentomographie: Einblick ins Innere von Zähnen, Wurzelballen, Batterien und Brennstoffzellen

Einen umfassenden Überblicksbeitrag über bildgebende Verfahren mit Neutronen hat ein Team am Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) und der Europäischen Spallationsquelle ESS im renommierten Fachjournal Materials Today (Impaktfaktor 21,6) publiziert. Die Autoren berichten über die neuesten Entwicklungen in der Neutronentomographie. An Beispielen zeigen sie die Einsatzmöglichkeiten dieser zerstörungsfreien Methode auf. Neutronentomographien haben Durchbrüche in der Zahnmedizin, Kunstgeschichte, Pflanzenphysiologie, Paläobiologie, Batterieforschung oder Werkstoffanalyse ermöglicht.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Post aus Japan: Der elektrische Effizienzschub

Nicht nur die Batterien von E-Autos werden weiter verbessert. Nippons Firmen investieren massiv in die Entwicklung effizienterer Elektromotoren und Brennstoffzellen.

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ILA 2018: CFK-Recycling: In die Batterie statt auf den Müll

Carbonfaserverstärkte Kunststoffe gewinnen als Bauteile von Flugzeugen an Bedeutung. Der Trend erhöht den Bedarf an nachhaltigen Recyclingkonzepten. Fraunhofer zeigt auf der ILA vom 25. bis 29. April 2018 in Berlin (Halle 2, Stand 304) eine Technologie, die recycelte Kohlenstofffasern in Werkstoffe für Batterien und Brennstoffzellen überführt. Das spart Kosten, verbessert die CO2-Bilanz und eröffnet neue Verwertungswege in der Flugzeugproduktion.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Brennstoffzelle: Katalysator mit Selbstverteidigung gegen schädlichen Sauerstoff

Schon Spuren von Sauerstoff können molekularen Katalysatoren in Brennstoffzellen den Garaus machen. Daher sind diese der Natur nachempfundenen Katalysatorsysteme, die hocheffizient und kostengünstig sind, bisher kaum anwendbar. Einem Forscherteam der Ruhr-Universität Bochum (RUB) ist es in Zusammenarbeit mit Forschern des Max-Planck-Instituts für Energiekonversion in Mülheim und einer Gruppe des Pacific Northwest National Laboratory in Washington, USA, gelungen, einen solchen Katalysator mit einem Selbstverteidigungsmechanismus gegen Sauerstoff auszustatten. Über ihre Arbeit berichten sie in Nature Communications vom 28. Februar 2018.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Batterie oder Brennstoffzelle? Jülicher Forscher berechnen Kosten des Infrastrukturausbaus

Jülich, 30. Januar 2018 – Die Zukunft der Mobilität ist elektrisch. Doch noch ist unklar, welche Technologie unter der Motorhaube das Rennen machen wird: Batterien, die regelmäßig an eine Ladesäule gehängt werden müssen, oder Brennstoffzellen, die Wasserstoff von der Tankstelle benötigen. Die Kosten für die jeweilige Infrastruktur hängen stark davon ab, wie viele Fahrzeuge versorgt werden müssen. Ein Vergleich, den Experten vom Forschungszentrum Jülich angestellt haben, zeigt: Ab mehreren Millionen Fahrzeugen ist der Aufbau einer Wasserstoffinfrastruktur günstiger. Beide Technologien sind notwendig, um die Verkehrswende erfolgreich zu meistern.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Energie: Aus Kuhdung wird H2

Toyota baut eine Anlage, die Mist vom Bauern zu Wasserstoff für Brennstoffzellenfahrzeuge macht.

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Strom aus Industrieabgas – Fraunhofer IISB entwickelt Brennstoffzellensystem für Wasserstoffgemisch

Am Fraunhofer IISB in Erlangen wurde ein Verstromungssystem entwickelt, welches
wasserstoffreiches Abgas aus einer Halbleiterfertigungsanlage in elektrische Energie
verwandelt. Dies schont Ressourcen und erhöht die Effizienz in der Halbleiterproduktion.
Das Herzstück der Verstromungsanlage bildet ein modernes Brennstoffzellensystem.
Den Forschern des IISB ist es gelungen, dass damit auch nicht-reine wasserstoffreiche
Gasgemische verstromt werden können.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Wie Protonen durch eine Brennstoffzelle wandern

Wasserstoff gilt als Energieträger der Zukunft: Mit Solarstrom wird er hergestellt, in Brennstoffzellen lässt sich Elektrizität und Wärme daraus gewinnen. Empa-Forschern ist es nun gelungen, die Wanderung von Wasserstoff-Ionen in Kristallen zu entschlüsseln – ein wichtiger Schritt zu einer effizienteren Energieumwandlung in der Wasserstoffwirtschaft der Zukunft.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Post aus Japan: Warten auf den Wasserstoffboom

Nippons Marktführer bei Brennstoffzellen für den Hausgebrauch hegt globale Pläne. Deutschland ist dabei neben der Heimat der Schlüsselmarkt.

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Wasserstoffmobilität: Intelligente Betriebsstrategie ermöglicht Elektrolyse direkt an Tankstellen

Klimaneutraler Wasserstoff zur Betankung von Fahrzeugen lässt sich per Elektrolyse direkt an Tankstellen herstellen – die Kosten dafür lassen sich erheblich reduzieren, wenn der Prozess optimiert wird. Das ist das Fazit eines zweijährigen Forschungsprojekts des Reiner Lemoine Instituts (RLI) im Rahmen des Förderprogramms „Nationales Innovationsprogramm Wasserstoff und Brennstoffzellentechnologie“ (NIP) stattfand. Im Projekt „H2BER“ wurde der Betrieb einer Wasserstofftankstelle am Flughafen BER wissenschaftlich analysiert und anhand verschiedener Parameter optimiert. Das Ergebnis: Rund ein Fünftel der Wasserstoffherstellungskosten könnten eingespart werden.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Wehrhaft gegen aggressiven Sauerstoff – Metalloxid-Nickelschaum-Elektroden in der Wasseraufspaltung

Brennstoffzellen, die mit Sauerstoff und Wasserstoff arbeiten, brauchen diese chemischen Stoffe in elementarer Form. Diese entstehen beispielsweise durch die katalytische Aufspaltung von Wasser. Doch gerade die dabei ablaufende Sauerstoff-Entwicklung ist alles andere als trivial, weil dieses Element in seiner atomaren Form hochreaktiv und sehr aggressiv ist. Wissenschaftler aus Ulm und Peking haben nun ein Verfahren entwickelt, mit dem sich robuste Katalysatoren herstellen lassen, denen oxidativer Stress nichts anhaben kann. Zum Einsatz kommen dabei Metalloxid-Nickelschaum-Elektroden, die noch dazu preisgünstig hergestellt werden können.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Besser als die Natur: Künstlicher Biofilm steigert Stromproduktion mikrobieller Brennstoffzellen

Mikrobielle Brennstoffzellen nutzen den Stoffwechsel von Bakterien, um elektrischen Strom zu erzeugen. Ein neuartiger Biofilm aus Bayreuth kann diese noch junge Technologie deutlich effektiver, stabiler und anwendungsfreundlicher machen. Ein Forschungsteam der Universität Bayreuth hat jetzt ein Material hergestellt, das sich weit besser als natürliche Biofilme zur Stromproduktion in Brennstoffzellen eignet. In der Zeitschrift „Macromolecular Bioscience“ stellen die Wissenschaftler die Vorteile ihrer neuen Entwicklung vor.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Energiewende: So wird der Umstieg auf Wasserstoff konkret

Jülich, 09. März 2017 – Durch den Umstieg auf Brennstoffzellenautos lässt sich der CO2-Ausstoß maßgeblich verringern. Die benötigte Wasserstoff-Infrastruktur könnte sich als Schlüssel erweisen, um fossile Energieträger künftig stärker durch erneuerbare Energien zu ersetzen. Für den Aufbau der kompletten Infrastruktur für den deutschen Pkw-Straßenverkehr wären Investitionen in der Höhe von 61 Milliarden Euro erforderlich, schätzen Wissenschaftler des Forschungszentrums Jülich. Zum Vergleich: Über den relevanten Zeitraum von 40 Jahren verteilt lägen die jährlichen Ausgaben damit unter den derzeitigen jährlichen Investitionen in das deutsche Erdgasnetz.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Post aus Japan: Der flüsternde Toyota-Bus

In Tokio nehmen diesen Monat zwei Brennstoffzellenbusse den Liniendienst auf. Sie sind der Vorbote einer größeren Flotte. Denn Japan und seine Autohersteller wollen die Olympiade 2020 als Schaufenster für modernste Technik nutzen.

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Forscher der TU Dortmund wandeln wässriges Gel zu glasartigem Material

Prof. Jörg Tiller und Nicolas Rauner von der Fakultät Bio- und Chemieingenieurwesen der TU Dortmund haben ein Gel entwickelt, das zwar aus bis zu 90 Prozent Wasser besteht, aber trotzdem ultrasteif und extrem zäh ist. Die Erfindung ist so spektakulär, dass die Arbeit es in die aktuelle Ausgabe des renommierten Wissenschaftsmagazins „Nature“ geschafft hat. In Zukunft könnte das neue Material als druckstabile Trennmembran in der Mehrwasserentsalzung oder als hochporöses Elektrodenmaterial für Batterien oder Brennstoffzellen zum Einsatz kommen.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Mit Strom vorankommen

Verbrennungsmotoren sind im Automobilsektor nicht länger das Maß aller Dinge. Elektrische Antriebe haben begonnen, sich auf dem Markt zu etablieren. Das neue BINE-Themeninfo „Elektromobilität“ (I/2017) stellt aktuelle Forschungsergebnisse zu Technik und Wirtschaftlichkeit vor. Im Mittelpunkt stehen dabei die Batterie- und Brennstoffzellentechnik, verwendete Materialien und die Auswirkungen einer wachsenden Elektromobilität für das Stromnetz.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Post aus Japan: Durchbruch für die Brennstoffzelle

13 Unternehmen schließen sich in Davos auf dem Weltwirtschaftsforum in einem „Hydrogen Council“ zusammen. Sie wollen das Brennstoffzellen-Auto propagieren. Beginnt jetzt eine Revolution?

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Brennstoffzellen mit PFIA-Membranen: Experimente an BESSY II zum Wassermanagement geben

Ein Team am Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) und eine Forschergruppe der Firma 3M haben untersucht, wie eine Protonen-Austauschmembran aus so genannten PFIA-Molekülen (Perfluoroimid-Säure) funktioniert. Mit Experimenten an der Infrarot-Beamline an der Synchrotronquelle BESSY II konnten sie zeigen, wie PFIA-Moleküle selbst bei geringer Feuchtigkeit Wasser einlagern und transportieren können. Dies erklärt, warum PFIA-Membranen – anders als die bislang am meisten genutzten NAFIONTM-Membranen – auch bei höheren Temperaturen und trockenen Bedingungen gut funktionieren.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Maßgeschneiderte Membranen für die Umwelt

Jülich, 30. November 2016 – Durch das Verbrennen fossiler Energieträger in Kohle- und Gaskraftwerken entstehen umweltschädliche Abgase. Jülicher Forscher arbeiten an Möglichkeiten, diese Abgase nicht nur zu reduzieren, sondern auch nutzbar zu machen. Sie entwickeln keramische Membranen, mit denen sich aus Kohlenstoffdioxid und Wasserdampf reiner Wasserstoff abtrennen lässt, der dann als sauberer Energieträger – zum Beispiel in Brennstoffzellen – verwendet werden kann. Nun konnten sie die Leistungsfähigkeit dieser Membranen auf einen bisher unerreichten Wert steigern. Die Ergebnisse ihrer Forschung veröffentlichten sie in der Fachzeitschrift Scientific Reports (DOI: 10.1038/srep34773).
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Neue Brennstoffzellen-KWK-Generation entwickelt

EU-Forschungsprojekt erfolgreich abgeschlossen

Im Rahmen eines europäischen Forschungsprojekts wurde der Betrieb einer neuen Kraft-Wärme-Kopplungsanlage (KWK) auf Basis von Brennstoffzellen demonstriert. Die zentrale Idee des Projektes ist, die Hochtemperatur-Polymerelektrolytmembran- (HT-PEM) Brennstoffzellentechnologie als KWK-Konzept für Anwendungen bis 100 kW elektrischer Leistung nutzbar zu machen. Die Technologie war in diesem Leistungsbereich bisher noch nicht verfügbar und erforderte daher die Neuentwicklung für die speziellen Anforderungen in Bezug auf Effizienz, Kosten und Lebensdauer der Brennstoffzellen.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Elektroautos in 2035: Studie vergleicht Akkus und Brennstoffzellen

Elektroautos mit Batterien und Brennstoffzellen könnten den CO2-Ausstoß erheblich senken. Forscher haben berechnet, welche Variante die günstigste ist – zunächst aber nur für eine Stadt in Kalifornien.

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Neue Biobrennstoffzelle mit Energiespeicher

Forscher haben ein Hybrid aus Brennstoffzelle und Kondensator auf Biobasis entwickelt. Mithilfe enzymatischer Prozesse generiert der sogenannte Biosuperkondensator effizient Energie und speichert diese auch. Der Trick: Die Enzyme sind in ein stabiles Polymergel eingebettet, das eine große Energiemenge speichern kann. In der Zeitschrift „Angewandte Chemie“ beschreiben die Wissenschaftler der Ruhr-Universität Bochum und der schwedischen Universität Malmö ihre Entwicklung.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Der Wasserstoffzug von Alstom auf der InnoTrans-Messe in Berlin

Am Dienstag, den 20. September wurde auf der InnoTrans-Messe in Berlin die jüngste Innovation von Alstom im Bereich Züge vorgestellt. Es handelte sich um einen emissionsfreien Zug, der mit einer Brennstoffzelle ausgestattet ist.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Brennstoffzellen-Flugzeug „HY4“: Hebt hier die Zukunft des Fliegens ab?

Deutsche Forscher haben ein Flugzeug entwickelt, das als eine Art fliegendes Taxi Kurzstreckenreisen ohne Lärm und Abgase ermöglichen soll. Nun ist es zum ersten Test gestartet. (Mehr in: SPIEGEL ONLINE – Wissenschaft)

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Brennstoffzellenflugzeug: Für 10 Minuten in der Zukunft fliegen

Weltpremiere in Stuttgart: Das erste Passagierflugzeug mit Brennstoffzellen-Technik hat seinen Erstflug gemeistert. Dank HY4 soll sauberes Fliegen künftig Alltag werden. (Mehr in: ZEIT ONLINE: Mehr aus Forschung und Wissenschaft)

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Saubere Energie aus Brennstoffzellen

Brennstoffzellen erzeugen elektrischen Strom aus der chemischen Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff. Um saubere Energie zu erhalten, ist es entscheidend, mit welcher Methode Wasser vorher in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff aufgetrennt wird. Forschende der Universität Basel untersuchen, wie sich Sonnenlicht zu diesem Zweck einsetzen lässt. Die Fachzeitschrift «Chemical Communications» hat ihre neusten Resultate veröffentlicht.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Alternative zu Platin: Katalysator aus Eisen-Stickstoff-Komplexen in Graphen

Mit einem neuen Präparationsverfahren haben Teams am HZB und der TU Darmstadt ein preiswertes Katalysatormaterial für Brennstoffzellen hergestellt und eingehend analysiert: Es besteht aus Eisen-Stickstoff-Komplexen, die in Graphen-Inseln von nur wenigen Nanometern im Durchmesser eingebettet sind. Dabei sorgen nur die FeN4-Zentren für die hervorragende katalytische Wirkung, die an Platin heranreicht. Die Ergebnisse lassen sich auch für die solare Wasserstoffproduktion nutzen und sind im Journal of the American Chemical Society veröffentlicht.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Alternative zu Platin – Preiswertes Katalysatormaterial für Brennstoffzellen hergestellt

Darmstadt, 27. Januar 2016. Mit einem neuen Präparationsverfahren haben Teams am Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) und an der TU Darmstadt ein preiswertes Katalysatormaterial für Brennstoffzellen hergestellt und eingehend analysiert: Es besteht aus Eisen-Stickstoff-Komplexen (FeN4-Zentren), die in Kohlenstoff-Strukturen, sogenannten Graphen-Inseln, von nur wenigen Nanometern im Durchmesser eingebettet sind. Dabei sorgen nur die FeN4-Zentren für die hervorragende katalytische Wirkung, die an die von Platin heranreicht. Die Ergebnisse lassen sich auch für die solare Wasserstoffproduktion nutzen und sind im Journal of the American Chemical Society veröffentlicht.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft