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 Verbesserte Kohlendioxid-Fixierung dank Mikrokompartiment
25.09.2017 | Max-Planck-Institut für Biochemie

nachricht Regenbogenfarben enthüllen Werdegang von Zellen
25.09.2017 | Technische Universität Dresden

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: LaserTAB: Effizientere und präzisere Kontakte dank Roboter-Kollaboration

Auf der diesjährigen productronica in München stellt das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT das Laser-Based Tape-Automated Bonding, kurz LaserTAB, vor: Die Aachener Experten zeigen, wie sich dank neuer Optik und Roboter-Unterstützung Batteriezellen und Leistungselektronik effizienter und präziser als bisher lasermikroschweißen lassen.

Auf eine geschickte Kombination von Roboter-Einsatz, Laserscanner mit selbstentwickelter neuer Optik und Prozessüberwachung setzt das Fraunhofer ILT aus Aachen.

Im Focus: LaserTAB: More efficient and precise contacts thanks to human-robot collaboration

At the productronica trade fair in Munich this November, the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT will be presenting Laser-Based Tape-Automated Bonding, LaserTAB for short. The experts from Aachen will be demonstrating how new battery cells and power electronics can be micro-welded more efficiently and precisely than ever before thanks to new optics and robot support.

Fraunhofer ILT from Aachen relies on a clever combination of robotics and a laser scanner with new optics as well as process monitoring, which it has developed...

Im Focus: The pyrenoid is a carbon-fixing liquid droplet

Plants and algae use the enzyme Rubisco to fix carbon dioxide, removing it from the atmosphere and converting it into biomass. Algae have figured out a way to increase the efficiency of carbon fixation. They gather most of their Rubisco into a ball-shaped microcompartment called the pyrenoid, which they flood with a high local concentration of carbon dioxide. A team of scientists at Princeton University, the Carnegie Institution for Science, Stanford University and the Max Plank Institute of Biochemistry have unravelled the mysteries of how the pyrenoid is assembled. These insights can help to engineer crops that remove more carbon dioxide from the atmosphere while producing more food.

A warming planet

Im Focus: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Legionellen? Nein danke!

25.09.2017 | Veranstaltungen

Posterblitz und neue Planeten

25.09.2017 | Veranstaltungen

Hochschule Karlsruhe richtet internationale Konferenz mit Schwerpunkt Informatik aus

25.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Legionellen? Nein danke!

25.09.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Hochvolt-Lösungen für die nächste Fahrzeuggeneration!

25.09.2017 | Seminare Workshops

Seminar zum 3D-Drucken am Direct Manufacturing Center am

25.09.2017 | Seminare Workshops