Solarbrennstoff

Ein Solartreibstoff ist ein synthetischer Kraftstoff, der mithilfe von Solarenergie hergestellt wird . Dies geschieht durch photochemische (d. h. Photonenaktivierung bestimmter chemischer Reaktionen ), photobiologische (d. h. künstliche Photosynthese ), elektrochemische (d. h. Nutzung von Solarstrom zur Anregung einer endogenen Reaktion wie der Hydroelektrolyse ) ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]} oder thermochemische Verfahren (d. h. durch Nutzung von Solarwärme, die durch konzentrierte Solarthermie zur Anregung einer chemischen Reaktion bereitgestellt wird) ^{[ 5 ] [ 6 ].} Sonnenlicht ist die primäre Energiequelle . Seine Strahlungsenergie wird in chemische Energie umgewandelt , die in Bindungen gespeichert ist , typischerweise durch die Reduktion von Protonen zu Wasserstoff oder von Kohlendioxid zu organischen Verbindungen .

Solare Brennstoffe können erzeugt und für die spätere Verwendung gespeichert werden, wenn kein Sonnenlicht zur Verfügung steht. Dadurch stellen sie eine Alternative zu fossilen Brennstoffen und Batterien dar. Beispiele für solche Brennstoffe sind Wasserstoff, Ammoniak und Hydrazin. Verschiedene Photokatalysatoren werden entwickelt, um diese Reaktionen auf nachhaltige und umweltfreundliche Weise durchzuführen. ^{[ 7 ]}

Die weltweite Abhängigkeit von den schwindenden Reserven fossiler Brennstoffe birgt nicht nur ökologische , sondern auch geopolitische Probleme . ^{[ 8 ]} Solare Brennstoffe, insbesondere Wasserstoff, gelten als alternative Energiequelle zum Ersatz fossiler Brennstoffe, vor allem dort, wo eine Speicherung unerlässlich ist. Strom kann zwar direkt aus Sonnenlicht mittels Photovoltaik erzeugt werden , doch ist diese Energieform im Vergleich zu Wasserstoff relativ ineffizient zu speichern. ^{[ 7 ]} Ein solarer Brennstoff kann dann und dort erzeugt werden, wo Sonnenlicht verfügbar ist, und für die spätere Verwendung gespeichert und transportiert werden. Dies macht ihn wesentlich praktischer, da er auch in Situationen eingesetzt werden kann, in denen kein direktes Sonnenlicht vorhanden ist.

Die am häufigsten erforschten solaren Brennstoffe sind Wasserstoff, da bei seiner Nutzung ausschließlich Wasser entsteht, und Produkte der photochemischen Kohlendioxidreduktion , die eher konventionelle Brennstoffe wie Methan und Propan sind. Zukünftige Forschungsarbeiten befassen sich auch mit Ammoniak und verwandten Substanzen (z. B. Hydrazin). Diese können die mit Wasserstoff verbundenen Herausforderungen bewältigen, indem sie eine kompaktere und sicherere Speicherung von Wasserstoff ermöglichen. Auch Direkt-Ammoniak-Brennstoffzellen werden erforscht. ^{[ 9 ]}

Solare Brennstoffe können durch direkte oder indirekte Verfahren hergestellt werden. Direkte Verfahren nutzen die Energie des Sonnenlichts, um ohne Zwischenumwandlungen einen Brennstoff zu erzeugen. Die solare Thermochemie nutzt die Sonnenwärme direkt, um einen Receiver neben dem Solarreaktor zu erhitzen, in dem der thermochemische Prozess stattfindet. Im Gegensatz dazu wird bei indirekten Verfahren die Solarenergie zunächst in eine andere Energieform (wie Biomasse oder Elektrizität) umgewandelt, die dann zur Brennstofferzeugung genutzt werden kann. Indirekte Verfahren sind zwar einfacher umzusetzen, weisen aber den Nachteil einer geringeren Effizienz als die direkte Methode auf. Daher sollten direkte Verfahren als interessanter betrachtet werden als ihre weniger effizienten Alternativen. Die aktuelle Forschung konzentriert sich daher verstärkt auf diese direkte Umwandlung, aber auch auf Brennstoffe, die unmittelbar zur Stabilisierung des Stromnetzes eingesetzt werden können. ^{[ 7 ]}

In einem solaren photoelektrochemischen Prozess kann Wasserstoff durch Elektrolyse erzeugt werden . Um Sonnenlicht in diesem Prozess zu nutzen, kann eine photoelektrochemische Zelle verwendet werden, in der eine photosensibilisierte Elektrode Licht in elektrischen Strom umwandelt, der dann zur Wasserspaltung genutzt wird . Ein Beispiel für eine solche Zelle ist die farbstoffsensibilisierte Solarzelle . ^{[ 10 ]} Dies ist ein indirekter Prozess, da zunächst Strom erzeugt wird, der dann zur Wasserstoffbildung verwendet wird. Ein weiterer indirekter Prozess, der Sonnenlicht nutzt, ist die Umwandlung von Biomasse in Biokraftstoff mithilfe photosynthetischer Organismen ; allerdings wird der größte Teil der durch Photosynthese gewonnenen Energie in lebensnotwendigen Prozessen verbraucht und steht somit nicht für die Energiegewinnung zur Verfügung. ^{[ 7 ]}

Ein Halbleiter kann auch als Photosensibilisator verwendet werden. Trifft ein Halbleiter auf ein Photon mit einer Energie oberhalb der Bandlücke , wird ein Elektron in das Leitungsband angeregt und ein Loch im Valenzband erzeugt. Aufgrund der Bandverbiegung wandern die Elektronen und Löcher zur Oberfläche, wo diese Ladungen zur Spaltung der Wassermoleküle genutzt werden. Viele verschiedene Materialien wurden getestet, aber keines erfüllt bisher die Anforderungen für eine praktische Anwendung. ^{[ 11 ]}

Bei einem photochemischen Prozess wird Sonnenlicht direkt genutzt, um Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff zu spalten. Da sich das Absorptionsspektrum von Wasser nicht mit dem Emissionsspektrum der Sonne überschneidet, kann keine direkte Wasserspaltung stattfinden; ein Photosensibilisator ist erforderlich. Mehrere solcher Katalysatoren wurden als Machbarkeitsnachweis entwickelt , jedoch noch nicht für die kommerzielle Anwendung skaliert. Ihre relative Einfachheit bietet dennoch den Vorteil potenziell geringerer Kosten und höherer Energieumwandlungseffizienz . ^{[ 7 ] [ 12 ]} Ein solcher Machbarkeitsnachweis ist das von Nocera und Mitarbeitern entwickelte „künstliche Blatt“: Eine Kombination aus Metalloxid -basierten Katalysatoren und einer Halbleiter- Solarzelle erzeugt bei Lichteinfall Wasserstoff, wobei Sauerstoff das einzige Nebenprodukt ist. ^{[ 13 ]}

In einem photobiologischen Prozess wird Wasserstoff mithilfe photosynthetischer Mikroorganismen (Grünalgen und Cyanobakterien) in Photobioreaktoren erzeugt . Einige dieser Organismen produzieren Wasserstoff, wenn die Kulturbedingungen geändert werden ; beispielsweise produziert Chlamydomonas reinhardtii Wasserstoff anaerob unter Schwefelmangel , d. h. wenn die Zellen von einem Wachstumsmedium in ein anderes ohne Schwefel überführt und ohne Zugang zu Luftsauerstoff kultiviert werden. ^{[ 14 ]} Ein anderer Ansatz bestand darin, die Aktivität des wasserstoffoxidierenden (aufnahmenden) Enzyms Hydrogenase im diazotrophen Cyanobakterium Nostoc punctiforme zu unterbinden, sodass dieses den unter stickstofffixierenden Bedingungen natürlich vom Enzym Nitrogenase produzierten Wasserstoff nicht verbraucht . ^{[ 15 ]} Diese N. punctiforme- Mutante konnte dann bei Bestrahlung mit sichtbarem Licht Wasserstoff produzieren .

Ein weiteres mutiertes Cyanobakterium , Synechocystis , nutzt Gene des Bakteriums Rubrivivax gelatinosus CBS zur Wasserstoffproduktion. Die CBS-Bakterien produzieren Wasserstoff durch die Oxidation von Kohlenmonoxid. Forscher arbeiten daran, diese Gene in Synechocystis zu implementieren. Sollte dies gelingen, wird es einige Anstrengungen erfordern, die Sauerstoffhemmung bei der Wasserstoffproduktion zu überwinden. Schätzungen zufolge kann dieses Verfahren jedoch potenziell bis zu 10 % der Solarenergie nutzen. Dies macht die photobiologische Forschung zu einem vielversprechenden und spannenden Zweig der Wasserstoffproduktion. Die Herausforderungen bei der Überwindung der Kurzfristigkeit der Algen-Wasserstoffproduktion sind jedoch noch vielfältig, und die Forschung befindet sich in einem frühen Stadium. Dennoch bietet diese Forschung einen praktikablen Weg zur Industrialisierung dieser erneuerbaren und umweltfreundlichen Verfahren. ^{[ 16 ]}

Bei dem solaren thermochemischen Verfahren ^{[ 17 ]} wird Wasser mithilfe direkter Sonnenwärme und nicht mit Elektrizität in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten. Dies geschieht in einem Hochtemperatur-Solarreaktor ^{[ 18 ]} , der einen hochkonzentrierten Sonnenstrom von einem Solarfeld aus Heliostaten empfängt, die das hochkonzentrierte Sonnenlicht in den Reaktor fokussieren.

Die beiden vielversprechendsten Verfahren sind der zweistufige Ceroxid-Zyklus und der Kupferchlorid-Hybridzyklus . Beim Ceroxid-Zyklus wird im ersten Schritt CeO₃ bei über 1400 °C zu Ce₂O₃ abgetrennt _{. Nach} der _thermischen Reduktion des Metalloxids entsteht durch Hydrolyse bei etwa 800 °C Wasserstoff. ^{[ 19 ] [ 20 ]} Der Kupferchlorid-Zyklus benötigt eine niedrigere Temperatur (~500 °C), wodurch er effizienter ist, jedoch mehr Schritte umfasst und komplexer als der Ceroxid-Zyklus ist. ^{[ 19 ]}

Da die Wasserstoffherstellung einen kontinuierlichen Betrieb erfordert, beinhaltet das solare thermochemische Verfahren die Speicherung thermischer Energie . ^{[ 21 ]} Ein anderes thermochemisches Verfahren nutzt die solare Reformierung von Methan, ein Prozess, der dem traditionellen Reformierungsprozess fossiler Brennstoffe nachempfunden ist , jedoch Solarwärme verwendet. ^{[ 22 ]}

In einer im November 2021 in Nature veröffentlichten Studie beschrieb Aldo Steinfeld von der ETH Zürich eine künstliche Photosynthese . Dabei werden Kohlendioxid und Wasserdampf aus der Luft über einen mit konzentrierter Sonnenenergie erhitzten Ceroxid-Katalysator geleitet , um Wasserstoff und Kohlenmonoxid zu erzeugen. Diese werden anschließend mittels Fischer-Tropsch-Synthese in komplexe Kohlenwasserstoffe umgewandelt, die Methanol , einen flüssigen Treibstoff , bilden . Im industriellen Maßstab könnte die im Jahr 2019 verbrauchte Menge von 414 Milliarden Litern (414 Millionen m³) Flugbenzin auf einer Fläche von 45.000 km² (17.000 Quadratmeilen) produziert ^werden : 0,5 ^% der Sahara . ^{[ 23 ] [ 24 ] [ 25 ]} Einer der Autoren, Philipp Furler, leitet das Spezialunternehmen Synhelion , das 2022 in Jülich westlich von Köln eine Anlage zur solaren Treibstoffproduktion errichtete , bevor eine weitere in Spanien folgte. ^{[ 26 ]} Swiss International Air Lines , Teil der Lufthansa Group , dürfte im Jahr 2023 der erste Kunde werden. ^{[ 26 ]}

Kohlendioxid (CO₂ ₎ kann mithilfe geeigneter Photokatalysatoren zu Kohlenmonoxid (CO) und anderen reduzierten Verbindungen wie Methan reduziert werden. Ein frühes Beispiel _{hierfür war die Verwendung von} Tris(bipyridin)ruthenium(II)-chlorid (Ru(bipy) ₃Cl₂ ₎ und Cobaltchlorid (CoCl₂ ₎ zur CO₂ _- Reduktion zu CO. ^{[ 27 ]} _{In den letzten Jahren wurden zahlreiche neue Katalysatoren für die Reduktion von CO₂} zu CO gefunden . Das CO kann anschließend zur Herstellung von Kohlenwasserstoffen, beispielsweise mittels Fischer-Tropsch-Synthese , verwendet werden . Das vielversprechendste System für die solare Reduktion von CO₂ _ist die Kombination einer Photovoltaikzelle mit einer elektrochemischen Zelle (PV+EC). ^{[ 28 ] [ 29 ]} Mit solargetriebenen Prozessen kann CO₂ _auch in andere Produkte wie Formiat und Alkohole umgewandelt werden. ^{[ 30 ] [ 31 ]}

Für die Photovoltaikzelle wurde die hocheffiziente GaInP/GaAs/Ge- Solarzelle verwendet. Es können jedoch auch viele andere in Reihe geschaltete und/oder Tandem-PV-Architekturen (Mehrfachzellen) eingesetzt werden, um die erforderliche Spannung und Stromdichte für die CO₂-Reduktionsreaktionen zu liefern _und einen angemessenen Produktausstoß zu gewährleisten. ^{[ 32 ]} Die Solarzellen/-paneele können in direktem Kontakt mit dem/den Elektrolyseur(en) platziert werden, was Vorteile hinsichtlich Systemkompaktheit und Wärmemanagement beider Technologien bietet. ^{[ 32 ]} Alternativ können sie auch getrennt angeordnet werden, beispielsweise durch die Platzierung der PV-Anlage im Freien unter Sonneneinstrahlung und der geschützten Elektrolyseanlage im Innenbereich. ^{[ 33 ]}

Die derzeit leistungsstärkste elektrochemische Zelle ist die Gasdiffusionselektroden-Durchflusszelle (GED-Zelle). In ihr reagiert CO₂ _an Ag-Nanopartikeln zu CO. Es wurden Wirkungsgrade von bis zu 19 % bei der Umwandlung von Solarenergie in CO erreicht, wobei der Aktivitätsverlust nach 20 Stunden minimal war. ^{[ 29 ]}

CO kann auch ohne Katalysator durch mikrowellenplasmagetriebene Dissoziation von CO₂ hergestellt werden . Dieses _Verfahren ist relativ effizient mit einer Strom-zu-CO-Ausbeute von bis zu 50 %, allerdings mit einer geringen Konversion von etwa 10 %. Diese niedrigen Konversionsraten sind nicht optimal, da CO und CO₂ _in großem Maßstab nur schwer effizient getrennt werden können. Der große Vorteil dieses Verfahrens liegt in seiner schnellen An- und Abschaltbarkeit sowie dem geringen Verbrauch seltener Rohstoffe. Das (schwach ionisierte) Plasma wird mittels Mikrowellen erzeugt, die die freien Elektronen im Plasma beschleunigen . Diese Elektronen interagieren mit dem _CO₂ und regen es zu Schwingungen an _, was zur Dissoziation von CO₂ in CO führt _. Die Anregung und Dissoziation erfolgen so schnell, dass nur ein geringer Teil der Energie in Wärme umgewandelt wird, wodurch die Effizienz hoch bleibt. Bei der Dissoziation entsteht außerdem ein Sauerstoffradikal , das mit _CO₂ zu CO und _O₂ reagiert . ^{[ 34 ]}

Auch in diesem Fall wurde der Einsatz von Mikroorganismen untersucht. Mithilfe von Gentechnik und synthetischer Biologie lassen sich Teile oder ganze Stoffwechselwege zur Biokraftstoffproduktion in photosynthetische Organismen einbringen. Ein Beispiel hierfür ist die Produktion von 1-Butanol in Synechococcus elongatus unter Verwendung von Enzymen aus Clostridium acetobutylicum , Escherichia coli und Treponema denticola . ^{[ 35 ]} Eine großtechnische Forschungseinrichtung, die diese Art der Biokraftstoffproduktion erforscht, ist das AlgaePARC am Wageningen University and Research Centre in den Niederlanden .

Wasserstoffreiche Substanzen wie Ammoniak und Hydrazin eignen sich hervorragend zur Wasserstoffspeicherung. Dies liegt an ihrer hohen Energiedichte; Ammoniak besitzt mindestens die 1,3-fache Energiedichte von flüssigem Wasserstoff. ^{[ 36 ]} Hydrazin ist fast doppelt so energiereich wie flüssiger Wasserstoff. Ein Nachteil ist jedoch, dass bei der Verwendung von Direkt-Hydrazin-Brennstoffzellen eine Verdünnung erforderlich ist, was die Gesamtleistung dieser Brennstoffzelle verringert. Neben der hohen volumetrischen Dichte weisen Ammoniak und Hydrazinhydrat eine geringe Entflammbarkeit auf, wodurch sie Wasserstoff überlegen sind, da sie die Lager- und Transportkosten senken. ^{[ 37 ]}

Direkte Ammoniak- Brennstoffzellen werden genau aus diesem Grund erforscht, und neue Studien präsentierten eine neue integrierte, solarbasierte Ammoniaksynthese mit Brennstoffzelle. Die Solarenergie wird aus überschüssigem Solarstrom gewonnen, der zur Ammoniaksynthese genutzt wird. Dies geschieht mithilfe einer Ammoniak-Elektrolysezelle (AEC) in Kombination mit einer Protonenaustauschmembran -Brennstoffzelle (PEM). Bei einem Einbruch der Solarenergie springt die direkte Ammoniak-Brennstoffzelle an und liefert die fehlende Energie. Diese aktuelle Forschung (2020) ist ein gutes Beispiel für effiziente Energienutzung, die im Wesentlichen durch die temporäre Speicherung und Verwendung von Ammoniak als Brennstoff erfolgt. Die in Ammoniak gespeicherte Energie nimmt im Laufe der Zeit nicht ab, wie es bei Batterien und Schwungrädern der Fall ist . Dies ermöglicht eine langfristige Energiespeicherung. Diese kompakte Energieform hat den zusätzlichen Vorteil, dass überschüssige Energie leicht an andere Orte transportiert werden kann. ^{[ 9 ]} Aufgrund der Toxizität von Ammoniak für den Menschen müssen dabei hohe Sicherheitsvorkehrungen getroffen werden. Weitere Forschung ist notwendig, um dieses System durch Wind- und Wasserkraftwerke zu ergänzen und so ein Hybridsystem zu schaffen, das die Stromversorgungsunterbrechungen minimiert. Es ist notwendig, auch die Wirtschaftlichkeit des vorgeschlagenen Systems zu untersuchen. Einige Wissenschaftler entwerfen die Vision einer neuen Ammoniakwirtschaft, die der Ölindustrie sehr ähnlich ist, jedoch den enormen Vorteil einer unerschöpflichen, kohlenstofffreien Energiequelle bietet. ^{[ 38 ]} Dieses sogenannte grüne Ammoniak gilt als potenzieller Treibstoff für sehr große Schiffe. Der südkoreanische Schiffbauer DSME plant, diese Schiffe bis 2025 zu vermarkten. ^{[ 39 ]}

Eine weitere Möglichkeit zur Energiespeicherung bietet Hydrazin . Dieses Molekül ist mit Ammoniak verwandt und hat das Potenzial, ebenso nützlich zu sein. Es kann aus Ammoniak und Wasserstoffperoxid oder durch chlorbasierte Oxidationen hergestellt werden . ^{[ 40 ]} Dadurch ist es ein noch energiereicherer Brennstoff. Der Nachteil von Hydrazin ist seine hohe Toxizität und die heftige Reaktion mit Sauerstoff. Dies macht es zu einem idealen Brennstoff für sauerstoffarme Umgebungen wie den Weltraum. Die kürzlich gestarteten Iridium-NEXT-Satelliten nutzen Hydrazin als Energiequelle. ^{[ 41 ]} Trotz seiner Toxizität birgt dieser Brennstoff großes Potenzial, da die Sicherheitsvorkehrungen so weit verbessert werden können, dass Hydrazin sicher transportiert und wieder in Wasserstoff und Ammoniak umgewandelt werden kann. Forscher haben ein Verfahren zur Zersetzung von Hydrazin mithilfe eines Photokatalysesystems entdeckt, das im gesamten sichtbaren Lichtspektrum funktioniert. Das bedeutet, dass Sonnenlicht nicht nur zur Herstellung von Hydrazin, sondern auch zur Wasserstofferzeugung aus diesem Brennstoff genutzt werden kann. Die Zersetzung von Hydrazin erfolgt mithilfe einer pn-Doppelschicht aus Fulleren (C _₆₀ ), auch bekannt als „Buckeyballs“ (n- Halbleiter) , und Zinkphthalocyanin (ZnPc, p-Halbleiter). Dadurch entsteht ein organisches Photokatalysesystem. Dieses System nutzt sichtbares Licht, um Elektronen im n-Halbleiter anzuregen und so einen elektrischen Strom zu erzeugen. Die im p-Halbleiter entstehenden Löcher werden in Richtung des sogenannten Nafion- Teils der Zelle gelenkt, wo Hydrazin zu Stickstoffgas und gelösten Wasserstoffionen oxidiert wird. Dieser Vorgang findet im ersten Kompartiment der Brennstoffzelle statt. Die Wasserstoffionen wandern über eine Salzbrücke in ein zweites Kompartiment, wo sie durch die Wechselwirkung mit Licht aus dem ersten Kompartiment zu Wasserstoffgas reduziert werden. So entsteht Wasserstoff, der in Brennstoffzellen verwendet werden kann. ^{[ 42 ]} Diese vielversprechenden Studien zeigen, dass Hydrazin ein solarer Brennstoff mit großem Potenzial für die Energiewende ist .

Ein anderer Ansatz zur Nutzung von Hydrazin sind Direktbrennstoffzellen. Die Konzepte für diese Zellen wurden seit den 1960er Jahren entwickelt. ^{[ 43 ] [ 44 ]} Neuere Studien liefern deutlich verbesserte Direktbrennstoffzellen mit Hydrazin, beispielsweise durch die Verwendung von Wasserstoffperoxid als Oxidationsmittel. Die basische Anode und die saure Kathode erhöhten die Leistungsdichte erheblich und erreichten Spitzenwerte von etwa 1 W/cm² ^bei einer Temperatur von 80 °C. Wie bereits erwähnt, ist die hohe Toxizität von Hydrazin und seinen Derivaten die größte Schwäche von Direktbrennstoffzellen mit Hydrazin. ^{[ 37 ]} Hydrazinhydrat hingegen, eine wasserähnliche Flüssigkeit, behält die hohe Wasserstoffdichte und kann mithilfe der bestehenden Brennstoffinfrastruktur sicher gelagert und transportiert werden. ^{[ 45 ]} Forscher arbeiten auch an autarken Brennstoffzellen mit Hydrazin. Diese Brennstoffzellen nutzen Hydrazin auf zwei Arten: als Brennstoff für eine Direktbrennstoffzelle und als Zielmolekül für die Wasserstoffspaltung. Das bedeutet, dass für die Wasserstofferzeugung mit dieser Brennstoffzelle lediglich Hydrazin benötigt wird, sodass keine externe Energiequelle erforderlich ist. Dies wird durch den Einsatz von eisen-dotierten Kobaltsulfid-Nanoschichten erreicht. Die Dotierung mit Eisen verringert die freien Energieänderungen bei der Wasserstoffadsorption und der Hydrazin- Dehydrierung . Diese Methode weist eine Stabilität von 20 Stunden und einen Faradayschen Wirkungsgrad von 98 % auf , was mit den besten bisher berichteten Werten für energieautarke Wasserstofferzeugungszellen vergleichbar ist. ^{[ 46 ]}

• Die Elektrolyse von Wasser zur Wasserstofferzeugung in Kombination mit solarer Photovoltaik unter Verwendung von alkalischen , PEM- und SOEC- Elektrolyseuren ^{[ 47 ]} hat sich als etwas effizienter erwiesen als beispielsweise die Wasserstoffgewinnung durch Dampfreformierung. Die alkalische Wasserstoffproduktionstechnologie ist kostengünstig und gilt als ausgereift. Dadurch ist die Ausbeute pro Zeiteinheit deutlich höher als bei der PEM-Technologie. Die PEM-Technologie ist jedoch korrosionsbeständig und effizienter, während die alkalische Technologie den Nachteil der Korrosion und einer geringeren Effizienz aufweist ^{[ 48 ]} . Darüber hinaus zeichnet sich die PEM-Technologie durch einen schnellen Anlauf und einfache Wartung aus. Bei der Massenproduktion ist die alkalische Wasserstoffproduktionstechnologie jedoch überlegen ^{[ 49 ] .}
• Heliogen beansprucht den Erfolg, mithilfe von Solarheliostaten Sonnenlicht auf einen Turm zu lenken, um bei der Wasserstoffproduktion Temperaturen von über 1000 °C zu erreichen. ^{[ 50 ]} Temperaturen über 2500 °C ermöglichen die thermochemische Spaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff ohne Stromzufuhr. Dies kann durch die Nutzung der Abwärme von Kernkraftwerken oder durch adaptive Solarspiegelfelder erfolgen, die das Sonnenlicht umlenken, um die für diese thermochemischen Prozesse erforderlichen hohen Temperaturen zu erreichen. Diese Art der Wasserstoffproduktion steckt jedoch noch in den Kinderschuhen, und es ist noch nicht erwiesen, dass sie wirtschaftlich und effizient ist, da sie mit anderen, ausgereiften Technologien konkurrieren muss. ^{[ 19 ] [ 51 ]}

• CO2-neutraler Kraftstoff
• Photokatalytische Wasserspaltung
• Erneuerbare Energie
• Solarchemie
• Solar-Wasserstoff-Energiezyklus