Effektive Wasseroxidation

Mehr Wasserstoff durch neue Nanopartikel

Die Zukunft der erneuerbaren Energien hängt eng damit zusammen, wie effizient sich erzeugter Überschuss-Strom speichern lässt. Ein vielversprechendes Speichermedium für regenerativ erzeugten Strom ist Wasserstoff. Er entsteht mit Hilfe des Stroms aus Wasser und kann je nach Bedarf wieder als Energiequelle genutzt werden. Forscher an der Ludwig-Maximilians-Universität (LMU), München, und der Nanosystems Initiative Munich (NIM) haben jetzt Eisen-Nickel-Oxid-Nanopartikel synthetisiert, mit deren Hilfe die Wasseroxidation bis zu zehnmal effektiver abläuft. Die elektrochemische Herstellung von Wasserstoff beinhaltet zwei gekoppelte Reaktionen. In der ersten, der Wasseroxidation, entstehen Sauerstoff und freie Elektronen. In der zweiten Reaktion, der Wasserreduktion, bildet sich mit Hilfe dieser Elektronen der Wasserstoff. Sind ausreichend freie Elektronen vorhanden, läuft dieser zweite Schritt problemlos ab. Der limitierende Faktor ist die Wasseroxidation. Die neuentwickelten Nanopartikel aus Nickel und Eisen beschleunigen diese Wasseroxidation deutlich effektiver als vergleichbare Verbindungen. Zudem sind die Partikel einfach herzustellen, günstig und vielfältig einsetzbar. Verantwortlich für den Erfolg sind die Mischung aus Nickel und Eisen, die kristalline Struktur der Partikel und ihre außergewöhnlich geringe Größe. Ihre Herstellung erfolg bewusst sehr langsam denn dies ermöglicht, dass auch weniger stabile, sogenannte metastabile Phasen entstehen und sich dadurch unter anderem außergewöhnliche Mischverhältnisse von Nickel und Eisen in den Nanopartikeln bilden können. Sie weisen eine einheitliche kristalline Struktur auf und sind mit bis zu 1,5 Nanometer Durchmesser außergewöhnlich klein. Entsprechend groß ist daher das Verhältnis Oberfläche zu Volumen, was entscheidend zur hohen katalytischen Aktivität beiträgt. Die Kombination der sehr großen katalytisch aktiven Oberfläche mit der hohen Kristallinität der Nanoteilchen ist mitverantwortlich dafür, dass die Struktur auch nach dauerhafter Elektrolyse unter hohen Strömen intakt bleibt. Die Nanoteilchen lassen sie sich als elektrochemisch aktive dünne Schicht auf beliebige Unterlagen aufbringen oder alternativ als Einzelteilchen verteilen, was für die Entwicklung von komplexeren katalytischen Systemen erfolgversprechend ist. Quelle: Uni München

Erstellt am 11. Juni 2015
KK

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