Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Durchbruch bei der Vermessung von biologisch inspirierten Katalysatoren für Brennstoffzellen

21.10.2015

Ein wissenschaftliches Problem ist gelöst: Forschern des TU-Fachgebietes „Elektrochemische Katalyse und Materialien“ von Prof. Dr. Peter Strasser gelang es erstmals, die Zahl und die Aktivität der aktiven Oberflächenatome eines der Natur nachempfundenen edelmetallfreien Katalysators für Wasserstoffbrennstoffzellen genau zu beziffern / Arbeit wird heute in Nature Communications veröffentlicht

Als zentrale Energiequelle in wasserstoffbetriebenen Fahrzeugen wird die Polymer-Elektrolyt-Membran-Brennstoffzelle (PEM-BZ) seit einigen Jahren beforscht. In der PEM-BZ wird die chemische Energie des Wasserstoffs und des Sauerstoffs der Luft in elektrische Energie gewandelt.

Das einzige Reaktionsprodukt ist Wasser. Um eine hinreichende elektrische Leistung zu gewährleisten, sind chemische Katalysatoren an der Wasserstoff- und Sauerstoffseite der PEM-BZ nötig. In solchen Katalysatoren spielt die Zahl und individuelle katalytische Aktivität der den Gasen zugänglichen Atome des Katalysators eine zentrale Rolle für die PEM-BZ-Leistung.

Während für die üblicherweise verwendeten platinhaltigen Katalysatoren Zahl und Aktivität der reaktiven Atome in Katalysatoren gut zugänglich ist, war die Quantifizierung dieser beiden Grössen für eine neuere Generation von völlig platinfreien, kostengünstigeren Katalysatoren bisher unmöglich. Das hat die Entwicklung von verbesserten Katalysatoren stark behindert.

Forschern aus dem TU-Fachgebiet „Elektrochemische Katalyse und Materialien“ um Prof. Dr. Peter Strasser in Zusammenarbeit mit Forschern der TU Darmstadt haben dieses Problem gelöst. Der Artikel wird heute in Nature Communications publiziert.

Die Wissenschaftler nutzten den Effekt, dass Kohlenmonoxidgasmoleküle sich bei tiefen Temperaturen unter minus 50 Grad Celsius mit den aktiven Atomen des Katalysators in bestimmten Verhältnissen verbinden. Die Bestimmung der Menge an gebundenen Gasmolekülen liefert daher ein Maß für die Zahl der aktiven Katalysatoratome und die individuelle Aktivität der Atome.

Kombiniert mit anderen Daten konnten die Forscher sogar einen sogenannten Katalysatornutzungsgrad bestimmen. Dieser erlaubt Vorhersagen zur maximal möglichen Leistungsfähigkeit eines Katalysators und damit letztlich der PEM-BZ.

Der von Prof. Dr. Peter Strasser und Prof. Dr. Ulrike Kramm beschriebene Durchbruch zur Quantifizierung der Katalysatoreigenschaften ermöglicht eine verständnis-basierte Verbesserung der Stabilität und Aktivität von der Natur nachempfundenen platinfreien Katalysatoren für PEM-BZ. Er ist damit ein wichtiger Beitrag für die Erforschung und Entwicklung kostengünstigeren und nachhaltigeren PEM-BZ als zentrale Energiequelle in wasserstoffbetriebenen Fahrzeugen.

Originalveröffentlichung:
Nastaran Ranjbar Sahraie, Ulrike I. Kramm*, Julian Steinberg, Yuanjian Zhang, Arne Thomas, Tobias Reier, Jens-Peter Paraknowitsch and Peter Strasser, Quantifying the density and utilization of active sites in non-precious metal oxygen electro-reduction catalysts, Nat. Commun. 2015, 10.1038/ncomms9618

Weitere Informationen erteilen Ihnen gern:
Prof. Dr. Peter Strasser
TU Berlin
Fachgebiet Elektrochemische Katalyse und Materialien
Tel.: 030/314-29542
E-Mail: pstrasser@tu-berlin.de

Prof. Dr. Ulrike Kramm
TU Darmstadt
Lehrstuhl Katalysatoren und Elektrokatalysatoren
Tel.: 06151/16-20356
E-Mail: kramm@ese.tu-darmstadt.de

Stefanie Terp | Technische Universität Berlin
Weitere Informationen:
http://www.tu-berlin.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Wegbereiter für Vitamin A in Reis
21.07.2017 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

nachricht Pharmakologie - Im Strom der Bläschen
21.07.2017 | Ludwig-Maximilians-Universität München

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Einblicke unter die Oberfläche des Mars

Die Region erstreckt sich über gut 1000 Kilometer entlang des Äquators des Mars. Sie heißt Medusae Fossae Formation und über ihren Ursprung ist bislang wenig bekannt. Der Geologe Prof. Dr. Angelo Pio Rossi von der Jacobs University hat gemeinsam mit Dr. Roberto Orosei vom Nationalen Italienischen Institut für Astrophysik in Bologna und weiteren Wissenschaftlern einen Teilbereich dieses Gebietes, genannt Lucus Planum, näher unter die Lupe genommen – mithilfe von Radarfernerkundung.

Wie bei einem Röntgenbild dringen die Strahlen einige Kilometer tief in die Oberfläche des Planeten ein und liefern Informationen über die Struktur, die...

Im Focus: Molekulares Lego

Sie können ihre Farbe wechseln, ihren Spin verändern oder von fest zu flüssig wechseln: Eine bestimmte Klasse von Polymeren besitzt faszinierende Eigenschaften. Wie sie das schaffen, haben Forscher der Uni Würzburg untersucht.

Bei dieser Arbeit handele es sich um ein „Hot Paper“, das interessante und wichtige Aspekte einer neuen Polymerklasse behandelt, die aufgrund ihrer Vielfalt an...

Im Focus: Das Universum in einem Kristall

Dresdener Forscher haben in Zusammenarbeit mit einem internationalen Forscherteam einen unerwarteten experimentellen Zugang zu einem Problem der Allgemeinen Realitätstheorie gefunden. Im Fachmagazin Nature berichten sie, dass es ihnen in neuartigen Materialien und mit Hilfe von thermoelektrischen Messungen gelungen ist, die Schwerkraft-Quantenanomalie nachzuweisen. Erstmals konnten so Quantenanomalien in simulierten Schwerfeldern an einem realen Kristall untersucht werden.

In der Physik spielen Messgrößen wie Energie, Impuls oder elektrische Ladung, welche ihre Erscheinungsform zwar ändern können, aber niemals verloren gehen oder...

Im Focus: Manipulation des Elektronenspins ohne Informationsverlust

Physiker haben eine neue Technik entwickelt, um auf einem Chip den Elektronenspin mit elektrischen Spannungen zu steuern. Mit der neu entwickelten Methode kann der Zerfall des Spins unterdrückt, die enthaltene Information erhalten und über vergleichsweise grosse Distanzen übermittelt werden. Das zeigt ein Team des Departement Physik der Universität Basel und des Swiss Nanoscience Instituts in einer Veröffentlichung in Physical Review X.

Seit einigen Jahren wird weltweit untersucht, wie sich der Spin des Elektrons zur Speicherung und Übertragung von Information nutzen lässt. Der Spin jedes...

Im Focus: Manipulating Electron Spins Without Loss of Information

Physicists have developed a new technique that uses electrical voltages to control the electron spin on a chip. The newly-developed method provides protection from spin decay, meaning that the contained information can be maintained and transmitted over comparatively large distances, as has been demonstrated by a team from the University of Basel’s Department of Physics and the Swiss Nanoscience Institute. The results have been published in Physical Review X.

For several years, researchers have been trying to use the spin of an electron to store and transmit information. The spin of each electron is always coupled...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Den Geheimnissen der Schwarzen Löcher auf der Spur

21.07.2017 | Veranstaltungen

Den Nachhaltigkeitskreis schließen: Lebensmittelschutz durch biobasierte Materialien

21.07.2017 | Veranstaltungen

Operatortheorie im Fokus

20.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Einblicke unter die Oberfläche des Mars

21.07.2017 | Geowissenschaften

Wegbereiter für Vitamin A in Reis

21.07.2017 | Biowissenschaften Chemie

Den Geheimnissen der Schwarzen Löcher auf der Spur

21.07.2017 | Veranstaltungsnachrichten