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 Pflanzlicher Wirkstoff lässt Wimpern wachsen
09.12.2016 | Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP

nachricht Wolkenbildung: Wie Feldspat als Gefrierkeim wirkt
09.12.2016 | Karlsruher Institut für Technologie

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: Elektronenautobahn im Kristall

Physiker der Universität Würzburg haben an einer bestimmten Form topologischer Isolatoren eine überraschende Entdeckung gemacht. Die Erklärung für den Effekt findet sich in der Struktur der verwendeten Materialien. Ihre Arbeit haben die Forscher jetzt in Science veröffentlicht.

Sie sind das derzeit „heißeste Eisen“ der Physik, wie die Neue Zürcher Zeitung schreibt: topologische Isolatoren. Ihre Bedeutung wurde erst vor wenigen Wochen...

Im Focus: Electron highway inside crystal

Physicists of the University of Würzburg have made an astonishing discovery in a specific type of topological insulators. The effect is due to the structure of the materials used. The researchers have now published their work in the journal Science.

Topological insulators are currently the hot topic in physics according to the newspaper Neue Zürcher Zeitung. Only a few weeks ago, their importance was...

Im Focus: Rätsel um Mott-Isolatoren gelöst

Universelles Verhalten am Mott-Metall-Isolator-Übergang aufgedeckt

Die Ursache für den 1937 von Sir Nevill Francis Mott vorhergesagten Metall-Isolator-Übergang basiert auf der gegenseitigen Abstoßung der gleichnamig geladenen...

Im Focus: Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum

Mikroporöse Kristalle (MOFs) bergen große Potentiale für die funktionalen Materialien der Zukunft. Paolo Falcaro von der TU Graz et al zeigen in Nature Materials, wie man MOFs gezielt im großen Maßstab wachsen lässt.

„Metal-organic frameworks“ (MOFs) genannte poröse Kristalle bestehen aus metallischen Knotenpunkten mit organischen Molekülen als Verbindungselemente. Dank...

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Firmen- und Forschungsnetzwerk Munitect tagt am IOW

08.12.2016 | Veranstaltungen

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Hochgenaue Versuchsstände für dynamisch belastete Komponenten – Workshop zeigt Potenzial auf

09.12.2016 | Seminare Workshops

Ein Nano-Kreisverkehr für Licht

09.12.2016 | Physik Astronomie

Pflanzlicher Wirkstoff lässt Wimpern wachsen

09.12.2016 | Biowissenschaften Chemie