Ultradünne Nanoschichten aus unedlen Metallen spalten Wasser
Kosteneffiziente Herstellung von Wasserstoff möglich
Chemiker der Universität von New South Wales in Sydney haben die Erfindung von preiswerten Katalysatoren für die Wasserspaltung mit Strom bekannt gegeben. Dieser ist in der Lage reinen Wasserstoff für Brennstoffzellen zu generieren.
TobiasD; pixabay.com; CC0
Die Technologie basiert auf der Herstellung von ultradünnen Schichten von porösen metallorganischen Komplexen, die auf die Oberfläche von Elektroden aufgetragen werden. Überaschenderweise sind diese Oberflächen in der Lage elektrischen Strom effektiv zu leiten und Wasser zu spalten.
Laut den Forschern sind diese Materialien alleine in der Lage die zurzeit noch von zwei Katalysatoren durchgeführte Wasserspaltung zu erreichen. Die einfache Herstellungsmethode macht es möglich die Synthese auch auf andere metallorganische Gerüststrukturen auszuweiten. Zusätzlich haben die entwickelten Katalysatoren auch eine hohe Effizienz.
Wasserstoff ist ein sehr guter Energieträger für erneuerbare Energie, da er eine hohe Verfügbarkeit hat, keine Emissionen generiert und einfacher zu speichern ist als die primären Ressourcen wie Sonnen- oder Windenergie.
Zurzeit ist die Herstellung von molekularem Wasserstoff jedoch mit hohen Kosten verbunden. Dies liegt zu einem großen Teil an den zur Wasserspaltung verwendeten Katalysatoren, welche häufig aus Edelmetallen wie Platin, Ruthenium oder Iridium bestehen.
Die Katalysatoren der Forscher in Sydney bestehen aus häufig auftretenden Metallen wie Nickel, Eisen und Kupfer. Sie gehören zu der vielseitig einsetzbaren Gruppe der metallorganischen Gerüststrukturen, die ein breites Anwendungsspektrum haben.
Bisher galten Verbindungen dieser Gruppe als eher schlechte elektrische Leiter und nicht nutzbar für elektrochemische Anwendungen. Die konventionelle Synthese dieser Materialien geht von Pulvern aus, dabei ist der katalytisch aktive Teil tief in der Gerüststruktur verborgen und für Wassermoleküle schwer erreichbar.
Die Synthese der dünnen Nanoschichten bringt die aktiven Zentren näher an die Materialoberfläche und erhöht so die für Reaktionen nutzbare Oberfläche. Damit konnten die Forscher zeigen, dass diese Gerüststrukturen sehr wohl für elektrochemische Anwendungen nutzbar und nicht wie bisher angenommen für diese Reaktionen inert sind.
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