Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Mikromotoren für die Energieerzeugung

28.04.2015

Selbstangetriebene Mikropartikel steigern die Wasserstofffreisetzung aus flüssigen Speichermedien.

Wasserstoff wird als Energieträger der Zukunft angesehen, erste Fahrzeuge mit Wasserstoff-Brennstoffzellenantrieb sind bereits am Markt. Allerdings ist das Problem der Wasserstoff-Speicherung noch immer nicht befriedigend gelöst.


Fortschritte im Wasserstoff-Brennstoffzellenantrieb: Katalysatoren in Form von selbstangetriebenen „Mikromotoren“ steigern die Aktivität.

(c) Wiley-VCH

Amerikanische Wissenschaftler haben jetzt katalytisch aktive Mikromotoren entwickelt, die die Freisetzung von Wasserstoff aus flüssigen Speichermedien erheblich steigern. In der Zeitschrift Angewandte Chemie stellen sie das Konzept anhand eines Modell-Fahrzeugs mit Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzellenantrieb vor.

Lösungen wasserstoffhaltiger Salze wie Natriumborhydrid (NaBH4) bieten als Wasserstoffspeicher viele Vorteile, vor allem dass der daraus freigesetzte Wasserstoff sehr rein ist – wichtige Voraussetzung für einen reibungslosen Betrieb von Brennstoffzellen.

Als Katalysatoren für die Freisetzung von Wasserstoff aus NaBH4 wurden bisher meist in Trägermaterialien eingebettete dünne Filme oder Nanopartikel getestet. Eine Passivierung der Oberflächen durch Ablagerung des Nebenprodukts NaBO2, Blockierung durch anhaftende Wasserstoffbläschen sowie Konzentrationsgradienten des NaBH4 limitieren jedoch die Geschwindigkeit und Effektivität der Wasserstofffreisetzung.

Das Team um Joseph Wang von der University of California, San Diego (La Jolla, USA) hat diese Hauptprobleme jetzt mit einem Schlag gelöst. Schlüssel zum Erfolg waren Katalysatoren in Form selbstangetriebener „Mikromotoren“. Es handelt sich dabei um sogenannte Janus-Mikropartikel, benannt nach dem römischen Gott Janus.

Genau wie dieser haben die winzigen Teilchen zwei verschiedene „Gesichter“: Eine Hälfte besteht aus Platinschwarz, einem sehr feinen katalytisch aktiven Platinpulver, die andere Hälfte ist mit Titan beschichtet und dadurch inaktiv – Voraussetzung für eine gerichtete Bewegung der Teilchen. Werden die Mikromotoren in eine NaBH4-Lösung gegeben, wird nur an der Platin-Hälfte Wasserstoff freigesetzt.

Das Speichermedium dient so gleichzeitig als „Treibstoff“ für die Mikromotoren, die von den entstehenden Gasbläschen angetrieben werden. Auf diese Weise wird die Flüssigkeit sehr effektiv durchgemischt, lokale Konzentrationsgefälle werden vermieden.

Außerdem können sich weder Gasbläschen noch festes Nebenprodukt an die katalytischen Oberflächen anheften. So wird eine wesentlich raschere Freisetzung von Wasserstoff erreicht als bei konventionellen statischen Katalysatoren.

Zu Demonstrationszwecken statteten die Wissenschaftler ein kleines Modellfahrzeug mit einer Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzelle aus. Der Wasserstoff wurde an Bord wie oben beschrieben aus einer NaBH4-Lösung freigesetzt. Der benötigte Sauerstoff wurde ebenfalls an Bord nach dem gleichen Prinzip erzeugt: durch katalytische Spaltung von gelöstem Wasserstoffperoxid (H2O2) mit der gleichen Art von Platin/Titan-Mikromotoren.

Der Vorteil eines solchen Systems: Es können flüssige Treibstoffe getankt werden, eine Speicherung von Gasen ist nicht notwendig. Die benötigten Gase werden bei Bedarf sehr rasch freigesetzt und direkt an die Elektroden der Brennstoffzelle geleitet.

Angewandte Chemie: Presseinfo 13/2015

Autor: Joseph Wang, University of California, San Diego (USA), http://joewang.ucsd.edu/

Permalink to the original article: http://dx.doi.org/10.1002/ange.201501971

Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69451 Weinheim, Germany.

Weitere Informationen:

http://presse.angewandte.de

Dr. Renate Hoer | GDCh

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Dichtes Gefäßnetz reguliert Bildung von Thrombozyten im Knochenmark
25.07.2017 | Rudolf-Virchow-Zentrum für Experimentelle Biomedizin der Universität Würzburg

nachricht Welcher Scotch ist es?
25.07.2017 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

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: Kohlenstoff-Nanoröhrchen verwandeln Strom in leuchtende Quasiteilchen

Starke Licht-Materie-Kopplung in diesen halbleitenden Röhrchen könnte zu elektrisch gepumpten Lasern führen

Auch durch Anregung mit Strom ist die Erzeugung von leuchtenden Quasiteilchen aus Licht und Materie in halbleitenden Kohlenstoff-Nanoröhrchen möglich....

Im Focus: Carbon Nanotubes Turn Electrical Current into Light-emitting Quasi-particles

Strong light-matter coupling in these semiconducting tubes may hold the key to electrically pumped lasers

Light-matter quasi-particles can be generated electrically in semiconducting carbon nanotubes. Material scientists and physicists from Heidelberg University...

Im Focus: Breitbandlichtquellen mit flüssigem Kern

Jenaer Forschern ist es gelungen breitbandiges Laserlicht im mittleren Infrarotbereich mit Hilfe von flüssigkeitsgefüllten optischen Fasern zu erzeugen. Mit den Fasern lieferten sie zudem experimentelle Beweise für eine neue Dynamik von Solitonen – zeitlich und spektral stabile Lichtwellen – die aufgrund der besonderen Eigenschaften des Flüssigkerns entsteht. Die Ergebnisse der Arbeiten publizierte das Jenaer Wissenschaftler-Team vom Leibniz-Instituts für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT), dem Fraunhofer-Insitut für Angewandte Optik und Feinmechanik, der Friedrich-Schiller-Universität Jena und des Helmholtz-Insituts im renommierten Fachblatt Nature Communications.

Aus einem ultraschnellen intensiven Laserpuls, den sie in die Faser einkoppeln, erzeugen die Wissenschaftler ein, für das menschliche Auge nicht sichtbares,...

Im Focus: Flexible proximity sensor creates smart surfaces

Fraunhofer IPA has developed a proximity sensor made from silicone and carbon nanotubes (CNT) which detects objects and determines their position. The materials and printing process used mean that the sensor is extremely flexible, economical and can be used for large surfaces. Industry and research partners can use and further develop this innovation straight away.

At first glance, the proximity sensor appears to be nothing special: a thin, elastic layer of silicone onto which black square surfaces are printed, but these...

Im Focus: 3-D scanning with water

3-D shape acquisition using water displacement as the shape sensor for the reconstruction of complex objects

A global team of computer scientists and engineers have developed an innovative technique that more completely reconstructs challenging 3D objects. An ancient...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

2. Spitzentreffen »Industrie 4.0 live«

25.07.2017 | Veranstaltungen

Gipfeltreffen der String-Mathematik: Internationale Konferenz StringMath 2017

24.07.2017 | Veranstaltungen

Von atmosphärischen Teilchen bis hin zu Polymeren aus nachwachsenden Rohstoffen

24.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

IT-Experten entdecken Chancen für den Channel-Markt

25.07.2017 | Unternehmensmeldung

Erst hot dann Schrott! – Elektronik-Überhitzung effektiv vorbeugen

25.07.2017 | Seminare Workshops

Dichtes Gefäßnetz reguliert Bildung von Thrombozyten im Knochenmark

25.07.2017 | Biowissenschaften Chemie