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Neuer Katalysator macht Wasserstoff in Zukunft billiger PDF Drucken E-Mail
Geschrieben von: Administrator   
Sonntag, den 13. August 2017 um 11:57 Uhr

Neuer Katalysator macht Wasserstoff in Zukunft billiger

Umweltfreundliche Brennstoffzellen werden attraktiver

WasserstoffblÀschen bei der Elektrolyse (Foto: Ryan Chen/LLNL)

WasserstoffblÀschen bei der Elektrolyse (Foto: Ryan Chen/LLNL)

Livermore (pte/11.08.2017/12:30) Wasserstoff als möglicher EnergietrÀger der Zukunft hat einen Nachteil: Die Herstellung ist bislang energieaufwendig und kostspielig. US-Wissenschaftler versprechen nun Abhilfe. Sie haben einen preiswerten Katalysator entwickelt, der die EffektivitÀt der Elektrolyse, also der Zerlegung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff mit Hilfe von Strom drastisch verbessert und verbilligt. Denn bisher gebrÀuchliche Katalysatoren enthalten Edelmetalle wie Platin und sind daher entsprechend teuer.

Mit Quantenmechanik zum Ziel

Die Wissenschaftler um Brandon Wood und Yuanyue Liu vom Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) https://www.llnl.gov setzen auf Materialien aus der Gruppe der Übergangsmetall-Dichalkogenide (MX2). Bislang kommen MX2-Materialien auf Basis von Wolfram und MolybdĂ€n zum Einsatz, die jedoch einen entscheidenden Nachteil haben: Katalytisch wirksam sind nur die exponierten Stellen an der OberflĂ€che, also nur ein kleiner Teil des gesamten Katalysators. Das Team stellte daher quantenmechanische Kalkulationen an, um die grundlegenden elektronischen Faktoren zu entschlĂŒsseln, die verhindern, dass auch das Innere des porösen Materials katalytisch aktiv ist. Dieses Wissen nutzten sie, um am Computer modifiziertes MX2 zu entwickeln, das effektiver ist als das konventionelle.

Auf der Basis der Berechnungen am LLNL experimentierten Forscher der Rice University http://www.rice.edu in Houston dann mit den alternativen MX2-Materialien Tantal- und Niob-Disulfid. Mit einer geringen Menge an Katalysatormaterial lasse sich eine hohe Wirkung erzielen, lobt Wood seine Kollegen. "Das ist ein großer Vorteil fĂŒr die großtechnische Nutzung des Prozesses, weil es ĂŒberflĂŒssig ist, aufwĂ€ndige Techniken einzusetzen, wie etwa die Nanostrukturierung von Materialien", so Wood. Er ist sicher, dass die eigenen Berechnungen ermöglichen, andere und noch billigere Werkstoffe zu finden, die Ă€hnlich gut funktionieren.

Wasser spalten ist die beste Lösung

"Wasserstoff hat ein enormes Potenzial als Grundlage fĂŒr umweltfreundliche Treibstoffe, weil keine Schadstoffe entstehen", sagt Wood. "Er kann auf verschiedene Arten hergestellt werden, doch die beste Möglichkeit ist die Spaltung von Wasser." Eine Alternative ist die Herstellung aus Erdgas. Doch das ist nicht umweltneutral möglich. Die Spaltung von Wasser schon, wenn emissionsfrei erzeugter Strom genutzt wird. Es gibt auch Bakterien, die Wasserstoff herstellen. Doch die sind wenig produktiv, sodass diese Möglichkeit noch weitab von der Wirtschaftlichkeit rangiert. Wasserstoff wird unter anderem genutzt, um Brennstoffzellen zur Stromerzeugung zu betreiben. Die preiswerte Herstellung des Gases verbessert die Zukunftschancen des umweltfreundlichen Verfahrens.

(Ende)
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