Rost in Treibstoff verwandeln
Durchbruch: Forscher entwickeln grünen Rostkatalysator für Wasserstofffahrzeuge der nächsten Generation
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Forscher des Research Center for Materials Nanoarchitectonics (MANA), eines der Zentren des National Institute for Materials Science (NIMS), Japan, berichten über einen kostengünstigen Eisenhydroxid-Katalysator, der die Verwendung von Natriumborhydrid als Wasserstoffspeicher unterstützen könnte.
Ein mit Kupferoxid-Clustern modifizierter Grünrost-Katalysator ermöglicht eine effiziente Wasserstoffproduktion aus Natriumborhydrid unter leichten und thermischen Bedingungen und bietet eine skalierbare, kostengünstige Alternative zu Edelmetallkatalysatoren.
Dr. Yusuke Ide from Research Center for Materials Nanoarchitectonics
Auf dem Weg zu einer wasserstoffbetriebenen Gesellschaft gibt es noch eine große Herausforderung: die effiziente Speicherung und Freisetzung von Wasserstoff. Natriumborhydrid (SBH) ist ein vielversprechendes Material zur Wasserstoffspeicherung, das durch einfachen Kontakt mit Wasser Wasserstoff erzeugen kann. Für diese Reaktion werden jedoch in der Regel teure Katalysatoren aus Edelmetallen wie Platin benötigt, was ihren Einsatz in großem Maßstab einschränkt.
In einem kürzlich erzielten Durchbruch entwickelten Forscher der Layered Nanochemistry Group von MANA unter der Leitung von Gruppenleiter Dr. Yusuke Ide zusammen mit Herrn Ezz-Elregal M. Ezz-Elregal und Dr. Mitsutake Oshikiri einen kostengünstigen, leistungsstarken Katalysator unter Verwendung von "Grünrost" - einem gemischt-wertigen Eisenhydroxidmineral, das früher als zu instabil für den praktischen Einsatz galt.
Der Schlüssel liegt in der Modifizierung von Grünrostpartikeln mit einer Kupferchloridlösung. Durch diesen Prozess bilden sich an den Rändern der Partikel nanoskalige Kupferoxidcluster, die hochaktive Stellen für die Wasserstoffproduktion bilden. Die Grünroststruktur absorbiert auch das Sonnenlicht und überträgt die Energie durch die Kupfercluster, um die Effizienz der Reaktion noch weiter zu steigern.
Leistungstests ergaben, dass der neue Katalysator eine hohe Umschlagshäufigkeit für die Wasserstoffproduktion erreicht, die mit der von herkömmlichen Materialien auf Edelmetallbasis vergleichbar ist oder diese sogar übertrifft. Der Katalysator zeigte auch eine ausgezeichnete Haltbarkeit und behielt seine katalytische Aktivität bei wiederholter Verwendung bei.
Was diesen Durchbruch besonders vielversprechend macht, ist seine Skalierbarkeit und Praxistauglichkeit. Der Katalysator funktioniert bei Raumtemperatur, ist relativ einfach herzustellen und könnte gut in bestehende SBH-basierte Wasserstoffsysteme integriert werden. Angesichts der bereits entwickelten kostengünstigen SBH-Produktion und der Pilotprojekte, bei denen die Technologie in wasserstoffbetriebenen Schiffen zum Einsatz kommt, könnte dieser Fortschritt die weltweite Umstellung auf saubere Wasserstoffenergie beschleunigen.
"Wir erwarten, dass unser Katalysator für Wasserstoff-Brennstoffzellen in vielen Bordanwendungen wie Autos und Schiffen eingesetzt wird", sagt Dr. Ide, "Dies wird hoffentlich zu verschiedenen Formen emissionsfreier Mobilität führen."
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Originalveröffentlichung
Ezz-Elregal M. Ezz-Elregal, Koichi Shinohara, Hamza El-Hosainy, Takumi Miyakage, Takashi Toyao, Ken-ichi Shimizu, Akio Iwanade, Makoto Oishi, Takuro Nagai, Naoki Fukata, Takumi Tsushima, Hiroto Yoshida, Mitsutake Oshikiri, Yusuke Ide; "A Catalyst for Sodium Borohydride Dehydrogenation Based on a Mixed-Valent Iron Hydroxide Platform"; ACS Catalysis, Volume 15, 2025-7-7
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