Schatzkarte für das Reich der Elektrokatalysatoren

Effiziente Methode, um aussichtsreiche Kandidaten in den unzähligen möglichen Materialien ausfindig zu machen

Die Anzahl der Möglichkeiten erschwert die Suche nach aussichtsreichen Materialien. Ein deutsch-dänisches Team hat dafür eine effiziente Methode entwickelt. In Materialien, die aus fünf oder mehr Elementen zusammengesetzt sind, liegen effiziente Elektrokatalysatoren verborgen, die zum Beispiel für die Erzeugung von grünem Wasserstoff gebraucht werden. Ein Team der Ruhr-Universität Bochum und der Universität Kopenhagen hat eine effiziente Methode entwickelt, die aussichtsreichen Kandidaten in den unzähligen möglichen Materialien ausfindig zu machen. Dazu kombinierten die Forschenden Experimente und Simulation. Sie berichten in Advanced Energy Materials vom 05.01.2022. weiterlesen…

Katalysatoroberfläche mit atomarer Auflösung analysiert

Oberflächen-Struktur von Katalysator-Nanopartikeln sichtbar gemacht

So detailliert sind Katalysatoroberflächen selten zuvor abgebildet worden. Dabei kann jedes einzelne Atom entscheidend für die katalytische Aktivität sein. Mit atomarer Auflösung hat ein deutsch-chinesisches Forschungsteam die dreidimensionale Struktur der Oberfläche von Katalysator-Nanopartikeln sichtbar gemacht. Diese spielt eine entscheidende Rolle für die Aktivität und Stabilität der Partikel. Die detaillierten Einblicke gelangen mit einer Kombination aus Atomsondentomografie, Spektroskopie und Elektronenmikroskopie. Nanopartikel-Katalysatoren können zum Beispiel bei der Produktion von Wasserstoff für die chemische Industrie zum Einsatz kommen. Um die Leistung künftiger Katalysatoren zu optimieren, ist es unabdingbar, den Einfluss der dreidimensionalen Struktur zu verstehen. (Foto: Transmissions-Elektronenmikroskop (TEM) – © Johannes Schneider – Eig. Werk, commons.wikimedia.org, CC BY-SA 4.0) weiterlesen…

Kernfusion durch künstliche Blitze

Fusionsprozesse lassen sich durch gepulste elektrische Felder anstoßen

Gepulste elektrische Felder, die zum Beispiel durch Blitzeinschläge verursacht werden, machen sich als Spannungsspitzen bemerkbar und stellen eine zerstörerische Gefahr für elektronische Bauteile dar, denn sie richten beträchtlichen Schaden an. Ein Team vom Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) hat jetzt herausgefunden, dass solche Spannungsspitzen durchaus nützliche Eigenschaften haben können. In Physical Review Research berichten die Wissenschaftler, wie sich zum Beispiel Kernfusionsprozesse durch extrem starke und schnelle gepulste elektrische Felder deutlich verstärken lassen. (Bild: Künstlerische Darstellung der Potenzialbarriere der Fusionsreaktion von Bor-11 mit einem Proton, bei der drei Alphateilchen als Reaktionsprodukte entstehen – © HZDR, SahneweißCC BY 4.0) weiterlesen…

Luftig und effizient

Photokatalysator aus Aerogel

ETH-Forschende haben einen neuen Photokatalysator aus einem Aerogel entwickelt, der eine effizientere Wasserstoffherstellung ermöglichen könnte. Möglich wird das durch eine raffinierte Vorbehandlung des Materials – schreibt Peter Rüegg am 29.11.2021 auf der Webseite der Eidgenössischen Technischen Hochschule. Aerogele sind außergewöhnliche Materialien, die es mit über einem Dutzend Einträgen ins Guinnessbuch der Rekorde geschafft haben, unter anderem als leichteste Feststoffe der Welt. (Bild: Elektronenmikroskopisches Bild der schwammartigen inneren Struktur des Aerogels – © Labor für Multifunktionale Materialien der ETH Zürich, ACS Applied Materials and InterfacesCC BY-NC-ND 4.0) weiterlesen…

Elektronen-Familie erzeugt bisher unbekannten Aggregatzustand

Neue Art von Supraleitung?

Ein internationales Forschungsteam des Exzellenzclusters ct.qmat – Komplexität und Topologie in Quantenmaterialien der Universitäten Dresden und Würzburg hat in einem Metall einen vollkommen neuartigen Aggregatzustand nachgewiesen, der durch die Verbindung von vier Elektronen entsteht – bis jetzt kannte man lediglich Elektronen-Paare. Diese Entdeckung könnte zu einer neuen Art von Supraleitung, zu einer gänzlich neuen Forschungsrichtung und zu revolutionären Technologien wie Quantensensoren führen. Die Ergebnisse wurden jetzt in Nature Physics veröffentlicht. weiterlesen…

Neue Festkörperbatterie überrascht selbst ihre Entwickler

Ingenieure bauen leistungsstarken Speicher mit Anode aus reinem Silizium

Nanoingenieure der University of California San Diego haben einer Medienmitteilung vom 23.09.2021 und einer Publikation in Science vom 24.09.2021 zufolge zusammen mit Forschern von LG Energy Solution einen neuen Batterietyp entwickelt, der zwei vielversprechende Teilbereiche in einer einzigen Batterie vereint. Die Batterie verwendet sowohl einen Festkörperelektrolyten als auch eine reine Siliziumanode und ist damit eine reine Silizium-Festkörperbatterie. Die ersten Testrunden haben gezeigt, dass die neue Batterie sicher ist, eine lange Lebensdauer hat und eine hohe Energiedichte aufweist. Sie ist vielversprechend für eine breite Palette von Anwendungen, von der Netzspeicherung bis hin zu Elektrofahrzeugen. weiterlesen…

30-Minuten-Synthese von Kathodenmaterialien für flexible Lithium-Schwefel-Batterien

Schwefel aus der Ölraffinerie als Teil der Kathode

Faltbare Mobiltelefone werden immer beliebter. Damit und mit zunehmender E-Mobilität steigt auch die Nachfrage nach Energiespeichersystemen mit hohem Energiegehalt, langer Lebensdauer und schneller Aufladung. Die derzeitigen Lithium-Ionen-Batterietechnologien können diesen Bedarf nicht decken, so dass sich der Schwerpunkt zunehmend auf die nächste Generation von Batterien verlagert. Kürzlich gelang es einem Forschungsteam an der Technisch-Naturwissenschaftlichen Universität Pohang, Korea (POSTECH), in nur 30 Minuten ein Lithium-Schwefel-Batteriekathodenmaterial zu synthetisieren, indem Schwefel verwendet wurde, der als Nebenprodukt bei der Ölraffinerieverarbeitung anfällt. (Bilder: Flexible Schwefel-Lithium-Batterien im Test (plan, gefaltet, zerknüllt) – © POSTECH, CC BY NC ND 4.0) weiterlesen…

Neue Katalysatoren für Brennstoffzellen

Fraunhofer IAP: effizient und mit konstant hoher Qualität

Wenn Wasserstoff oder Methanol in elektrische Energie umgewandelt werden soll, werden meist Brennstoffzellen eingesetzt. Nanoskalige Katalysatoren bringen zwar den Prozess in Schwung – bislang schwankt die Qualität dieser Materialien jedoch stark. Der Forschungsbereich CAN des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Polymerforschung IAP räumt diese Probleme aus: Mit einem optimierten Katalysator und einer kontinuierlichen, reproduzierbaren Fertigung mit sehr guter Kontrolle über die Materialeigenschaften. (Foto: Charakterisierung von Brennstoffzellen – © Fraunhofer IAP) weiterlesen…

„Weniger als nichts“ – Teilchen mit negativer Masse entdeckt

Physiker der Universität Regensburg publizieren in Nature Communications

Animation Negative Masse _ _felix HofmannEine große internationale Forschungskooperation unter Leitung von Kai-Qiang Lin und Professor John Lupton vom Institut für Experimentelle und Angewandte Physik der Universität Regensburg (UR) konnte erstmals den Effekt von Elektronen mit negativer Masse in neuartigen Halbleiter-Nanostrukturen messen. Das internationale Team umfasst Wissenschafler aus Berkeley und Yale (USA), Cambridge (England) und Tsukuba (Japan) und hat die Erkenntnisse open access in Nature Communications veröffentlicht. (Illustration der negativen Masse anhand eines Golfballs. Der Fall des herkömmlichen Golfballs wird durch Wasser gebremst. Ein Golfball negativer Masse würde durch Reibungswiderstand beschleunigt werden – Animation mit frdl. Genehmigung © Felix Hofmann (UR)) weiterlesen…

Organische Deckschicht ermöglicht druckbare Silberelektroden

Marburger Physiker schaffen durch verbesserte Materialeigenschaften Grundlagen für Organische Elektronik

Elektronik auf Kunststoffbasis – was klingt wie Science Fiction, rückt dank der jüngsten Entdeckung von Marburger Physikern der Alltagstauglichkeit näher: Die elektrische Leistungsfähigkeit von Silberelektroden verbessere sich, wenn man sie zuvor mit extrem dünnen Molekülfilmen beschichtet – so eine Medienmitteilung auf der Internetseite der Universität vom 06.09.2021. Das gelte sowohl für hochgeordnete kristalline als auch für ungeordnete Silberelektroden, wie die Physiker Felix Widdascheck, Daniel Bischof und Professor Gregor Witte von der Philipps-Universität im Fachblatt „Advanced Functional Materials“ berichten. (Foto: Felix Widdascheck entwickelte Methode für druckbare Silberelektroden – Foto © Maximilian Dreher (mit frdl. Genehmigung Uni Marburg) weiterlesen…