Beschleunigte Wasserelektrolyse

TU-Berlin-Forscher mit neuen Katalysatoren – FHI beteiligt

Chemiker der TU Berlin um Prof. Peter Strasser vom Fachgebiet Elektrochemie und Elektrochemische Energiewandlung publizierten in Nature Communications die molekulare Wirkungsweise von speziellen Nickeloxid-Katalysatoren, die üblichen Edelmetall-Katalysatoren überlegen sind. Parallel dazu veröffentlichte die Gruppe in der Fachzeitschrift Nature Materials den ersten PEM-Brennstoffzell-Elektrokatalysator, der ausschließlich auf der ungewöhnlichen katalytischen Wirkung von Zinn beruht. Damit leisteten die Wissenschaftler einen wesentlichen Beitrag zur wirtschaftlich sinnvollen Wasserstoffgewinnung.

Strasser erforscht edelmetallfreie Katalysatoren aus Nickel- und Eisenoxiden, die unter alkalischen pH-Bedingungen arbeiten. Diese Katalysatoren beschleunigen die Wasserelektrolyse und sind sogar Iridium überlegen. In Nature Communications veröffentlichten die Wissenschaftler jetzt die Wirkungsweise dieser Designerkatalysatoren bis ins Detail. Gleichzeitig entwickelte das Team zusammen mit Kollegen der Purdue University in USA ein theoretisches Modell dieses Katalysators, das die in Zusammenarbeit mit dem Fritz-Haber-

In Nature Materials beschreiben die Wissenschaftler einen neuen Katalysator für die PEM-Brennstoffzelle: „Bei den meisten Elektrokatalysatoren handelt es sich um Metalle der Nebengruppen des Periodensystems wie Platin, Eisen oder Silber. Metalle der Hauptgruppen sind aufgrund ihrer elektronischen Struktur dagegen in der Regel sehr schlechte Katalysatoren. Der neue Katalysator für die PEM-Brennstoffzelle beruht aber auf der katalytischen Wirkung eines Hauptgruppen-Metalls – dem Zinn“ (Strasser). Dazu haben die Forscher einzelne Zinn-Atome in Graphen eingelagert und mit Stickstoff-Atomen fixiert. Die Wissenschaftler sprechen von einem „Single-Atom-Katalysator“.

->Quellen:

  • world-news-monitor.de/energie/berliner-forscher-entwickeln-effiziente-und-guenstige-wasserstoff-produktion
  • process.vogel.de/neuartige-katalysatoren-fuer-die-wasserstofftechnik-ersetzen-teure-edelmetall
  • Fabio Dionigi, Zhenhua Zeng, Ilya Sinev, Thomas Merzdorf, Siddharth Deshpande, Miguel Bernal Lopez, Sebastian Kunze, Ioannis Zegkinoglou, Hannes Sarodnik, Dingxin Fan, Arno Bergmann, Jakub Drnec, Jorge Ferreira de Araujo, Manuel Gliech, Detre Teschner, Jing Zhu, Wei-Xue Li, Jeffrey Greeley, Beatriz Roldan Cuenya & Peter Strasser: A simple and versatile nickel platform for the generation of branched high molecular weight polyolefins (In-situ-Struktur und katalytischer Mechanismus von NiFe- und CoFe-geschichteten Doppelhydroxiden während der Sauerstoffentwicklung), in: Nature Communications Band 11, Artikelnummer: 2522 (2020) – nature.com/articles/s41467-020-16237-1
  • Fang Luo, Aaron Roy, Luca Silvioli, David A. Cullen, Andrea Zitolo, Moulay Tahar Sougrati, Ismail Can Oguz, Tzonka Mineva, Detre Teschner, Stephan Wagner, Ju Wen, Fabio Dionigi, Ulrike I. Kramm, Jan Rossmeisl, Frédéric Jaouen & Peter Strasser: P-block single-metal-site tin/nitrogen-doped carbon fuel cell cathode catalyst for oxygen reduction reaction, (P-Block-Einzelmetall-Katalysator mit Zinn/Stickstoff-dotierter Kohlenstoff-Brennstoffzellen-Kathode für die Sauerstoffreduktionsreaktion), in: Nature Materials (2020), nature.com/articles/s41563-020-0717-5
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