Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Platin sparen

29.10.2010
Atomare Platinschicht auf Wolframcarbid-Träger katalysiert elektrolytische Wasserstoffherstellung effektiv und kostengünstig

Wasserstoff ist einer der aussichtsreichsten Energieträger der Zukunft. Die Elektrolyse von Wasser mittels Wind- oder Sonnenenergie ist das Verfahren der Wahl für die Wasserstofferzeugung ohne Emissionen von Kohlendioxid.

Art und Beschaffenheit des wasserstoffentwickelnden Katalysators, meist Platin, sind dabei von entscheidender Bedeutung für die Effizienz und die Kosten des Elektrolysesystems. Jingguang G. Chen und ein Team von der University of Delaware (USA) stellen in der Zeitschrift Angewandte Chemie nun eine Methode vor, wie sich das teure Platin ohne Leistungseinbußen einsparen lässt: durch Auftragen einer atomaren Platinschicht auf einen kostengünstigen Träger aus Wolframcarbid.

Die Wasserspaltung per Elektrolyse zur Herstellung von Wasserstoff funktioniert nur effizient, wenn die Kathode, die negative Elektrode der Zelle, mit einem leistungsfähigen Katalysator ausgestattet ist. Platin wäre hier an sich Material der Wahl, denn es ist sehr aktiv – leider aber sehr teuer mit aktuell etwa 52 Dollar pro Gramm. „Sein hoher Preis und begrenzter Bestand sind einer der größten Hemmschuhe auf dem Weg zur Wasserstoff-Massenproduktion durch Elektrolyse,“ erläutert Chen.

Die bisherigen Lösungsansätze, Platin einzusparen, indem Platinpartikel auf ein Trägermaterial aufgebracht werden, waren noch nicht effizient genug. Oft sitzen dabei die meisten Platinatome zu weit im Innern poröser Träger und sind dadurch von der Reaktion abgeschirmt. Chen: „ Wir hatten das Ziel, eine Lage einzelner Platinatome auf ein kostengünstiges flächiges Substrat aufzubringen, sodass alle Platinatome auch zur Reaktion beitragen können.“

Das Problem dabei: Wird eine solche atomare Monolage eines Metalls auf einen Träger aufgebracht, treten die Atome mit der Unterlage in Wechselwirkungen. Die elektronische Struktur der Atome kann sich ändern, denn die Abstände zwischen den einzelnen Atomen der Schicht können anders ausfallen als im Reinstoff. Außerdem können die Bindungen zu Atomen der Unterlage zu unerwünschten Effekten führen. Dadurch werden die katalytischen Eigenschaften in erheblichem Maße gestört.

Chen und sein Team wählten Wolframcarbid als Träger, einen Stoff, der sehr ähnliche Eigenschaften wie Platin aufweist und dabei kostengünstig ist. Sie stellten dünne Filme aus Wolframcarbid auf einem Wolframsubstrat her und dampften Platinatome auf. Wie sich zeigte, weichen die chemischen und elektronischen Eigenschaften einer solchen atomaren Monolage Platin auf Wolframcarbid nicht wesentlich von denen eines Platinblocks ab. Entsprechend überzeugend fällt die katalytische Leistung der geträgerten Platin-Monolage aus.

„Wolframcarbid ist damit das ideale Substrat für Platin,“ sagt Chen. „Man kommt mit wesentlich geringeren Platinmengen aus und spart so ganz erheblich Kosten ein – möglicherweise nicht nur bei der Wasserelektrolyse, sondern auch bei anderen platinkatalysierten Verfahren.“

Angewandte Chemie: Presseinfo 38/2010

Autor: Jingguang G. Chen, University of Delaware, Newark (USA), mailto:jgchen@udel.edu

Angewandte Chemie, Permalink to the article: http://dx.doi.org/10.1002/ange.201004718

Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69451 Weinheim, Germany

Dr. Renate Hoer | GDCh
Weitere Informationen:
http://presse.angewandte.de
http://dx.doi.org/10.1002/ange.201004718

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Licht zur Herstellung energiereicher Chemikalien nutzen
22.05.2018 | Friedrich-Schiller-Universität Jena

nachricht Junger Embryo verspeist gefährliche Zelle
22.05.2018 | Rudolf-Virchow-Zentrum für Experimentelle Biomedizin der Universität Würzburg

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: Bose-Einstein-Kondensat im Riesenatom - Universität Stuttgart untersucht exotisches Quantenobjekt

Passt eine ultrakalte Wolke aus zehntausenden Rubidium-Atomen in ein einzelnes Riesenatom? Forscherinnen und Forschern am 5. Physikalischen Institut der Universität Stuttgart ist dies erstmals gelungen. Sie zeigten einen ganz neuen Ansatz, die Wechselwirkung von geladenen Kernen mit neutralen Atomen bei weitaus niedrigeren Temperaturen zu untersuchen, als es bisher möglich war. Dies könnte einen wichtigen Schritt darstellen, um in Zukunft quantenmechanische Effekte in der Atom-Ion Wechselwirkung zu studieren. Das renommierte Fachjournal Physical Review Letters und das populärwissenschaftliche Begleitjournal Physics berichteten darüber.*)

In dem Experiment regten die Forscherinnen und Forscher ein Elektron eines einzelnen Atoms in einem Bose-Einstein-Kondensat mit Laserstrahlen in einen riesigen...

Im Focus: Algorithmen für die Leberchirurgie – weltweit sicherer operieren

Die Leber durchlaufen vier komplex verwobene Gefäßsysteme. Die chirurgische Entfernung von Tumoren ist daher oft eine schwierige Aufgabe. Das Fraunhofer-Institut für Bildgestützte Medizin MEVIS hat Algorithmen entwickelt, die die Bilddaten von Patienten analysieren und chirurgische Risiken berechnen. Leberkrebsoperationen werden damit besser planbar und sicherer.

Jährlich erkranken weltweit 750.000 Menschen neu an Leberkrebs, viele weitere entwickeln Lebermetastasen aufgrund anderer Krebserkrankungen. Ein chirurgischer...

Im Focus: Positronen leuchten besser

Leuchtstoffe werden schon lange benutzt, im Alltag zum Beispiel im Bildschirm von Fernsehgeräten oder in PC-Monitoren, in der Wissenschaft zum Untersuchen von Plasmen, Teilchen- oder Antiteilchenstrahlen. Gleich ob Teilchen oder Antiteilchen – treffen sie auf einen Leuchtstoff auf, regen sie ihn zum Lumineszieren an. Unbekannt war jedoch bisher, dass die Lichtausbeute mit Elektronen wesentlich niedriger ist als mit Positronen, ihren Antiteilchen. Dies hat Dr. Eve Stenson im Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP) in Garching und Greifswald jetzt beim Vorbereiten von Experimenten mit Materie-Antimaterie-Plasmen entdeckt.

„Wäre Antimaterie nicht so schwierig herzustellen, könnte man auf eine Ära hochleuchtender Niederspannungs-Displays hoffen, in der die Leuchtschirme nicht von...

Im Focus: Erklärung für rätselhafte Quantenoszillationen gefunden

Sogenannte Quanten-Vielteilchen-„Scars“ lassen Quantensysteme länger außerhalb des Gleichgewichtszustandes verweilen. Studie wurde in Nature Physics veröffentlicht

Forschern der Harvard Universität und des MIT war es vor kurzem gelungen, eine Rekordzahl von 53 Atomen einzufangen und ihren Quantenzustand einzeln zu...

Im Focus: Explanation for puzzling quantum oscillations has been found

So-called quantum many-body scars allow quantum systems to stay out of equilibrium much longer, explaining experiment | Study published in Nature Physics

Recently, researchers from Harvard and MIT succeeded in trapping a record 53 atoms and individually controlling their quantum state, realizing what is called a...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

48V im Fokus!

21.05.2018 | Veranstaltungen

„Data Science“ – Theorie und Anwendung: Internationale Tagung unter Leitung der Uni Paderborn

18.05.2018 | Veranstaltungen

Visual-Computing an Bord der MS Wissenschaft

17.05.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

48V im Fokus!

21.05.2018 | Veranstaltungsnachrichten

Bose-Einstein-Kondensat im Riesenatom - Universität Stuttgart untersucht exotisches Quantenobjekt

18.05.2018 | Physik Astronomie

Countdown für Kilogramm, Kelvin und Co.

18.05.2018 | Physik Astronomie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics