Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neuer Katalysator für die Wasserstoffproduktion

27.07.2016

Das Mineral Pentlandit ist ein potenzieller neuer Katalysator für die Wasserstoffproduktion. Forscher beschreiben in der Zeitschrift „Nature Communications“, dass es genauso effizient arbeitet wie heute übliche Platinelektroden. Im Gegensatz zu Platin ist Pentlandit günstig und kommt häufig auf der Erde vor. Ein Team um Dr. Ulf-Peter Apfel und Prof. Dr. Wolfgang Schuhmann von der Ruhr-Universität Bochum beschreibt die Ergebnisse gemeinsam mit Kollegen vom Max-Planck-Institut für Kohlenforschung in Mülheim an der Ruhr und der Technischen Universität in Bratislava.

Mithilfe von Platinkatalysatoren lässt sich Wasserstoff effizient herstellen. Aber das Metall ist selten und teuer. Forscher haben eine genauso gute, aber günstigere Alternative entdeckt.


Es müssen nicht immer Edelmetalle sein: Ulf-Peter Apfel und seine Kollegen haben ein neues vielversprechendes Katalysatormaterial entdeckt.

RUB, Kramer

Das Mineral Pentlandit ist ein potenzieller neuer Katalysator für die Wasserstoffproduktion. Forscher beschreiben in der Zeitschrift „Nature Communications“, dass es genauso effizient arbeitet wie heute übliche Platinelektroden. Im Gegensatz zu Platin ist Pentlandit günstig und kommt häufig auf der Erde vor.

Ein Team um Dr. Ulf-Peter Apfel und Prof. Dr. Wolfgang Schuhmann von der Ruhr-Universität Bochum beschreibt die Ergebnisse gemeinsam mit Kollegen vom Max-Planck-Institut für Kohlenforschung in Mülheim an der Ruhr und der Technischen Universität in Bratislava.

Wasserstoff herstellen ohne Edelmetalle

Neben Platin gibt es eine Reihe weiterer Substanzen, welche die Reaktion von Wasser zu Wasserstoff und Sauerstoff katalysieren können und keine teuren Edelmetalle beinhalten. Dazu zählen die sogenannten Metall-Chalkogenide. Gewöhnlicherweise leiten diese Nicht-Edelmetall-Materialien Elektronen jedoch deutlich schlechter als Platin und sind somit ineffizientere Katalysatoren.

Pentlandit besteht aus Eisen, Nickel und Schwefel. Es ist ähnlich aufgebaut wie das aktive Zentrum von Hydrogenasen, also wasserstoffproduzierenden Enzymen, die zum Beispiel in Grünalgen vorkommen. In der aktuellen Studie verglichen die Forscher die Wasserstoffproduktionsrate von natürlich gewonnenem und künstlich hergestelltem Pentlandit mit Platin und weiteren Nicht-Edelmetall-Katalysatoren.

Mineral Pentlandit ebenso gut wie Platin

Künstliches Pentlandit und Platin erwiesen sich als gleich gute Katalysatoren, die alle übrigen getesteten Materialien in ihrer Leistung übertrafen. Das im Labor synthetisierte Mineral stellte deutlich effizienter Wasserstoff her als die natürlich vorkommende Variante. Der Grund: Einschlüsse aus Magnesium und Silicium in natürlichem Pentlandit mindern seine Leitfähigkeit. Als „überraschend hoch“ bezeichneten die Wissenschaftler den Output von künstlichem Pentlandit, dessen Syntheserate darüber hinaus über lange Zeit stabil blieb.

Das Mineral hat einen weiteren Vorteil gegenüber anderen Nicht-Edelmetall-Materialien. Es besitzt eine große aktive Oberfläche, an der die miteinander reagierenden Substanzen andocken können. Bei anderen Nicht-Edelmetall-Materialien muss diese Oberfläche aufwendig geschaffen werden, indem man den Katalysator in Form von vielen Nanokugeln auf eine Elektrode aufbringt.

Förderung

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft förderte die Arbeiten im Rahmen des Exzellenzclusters Resolv (EXC1069) und des Emmy-Noether-Projekts AP242/2-1. Weitere finanzielle Unterstützung kam vom Fonds der Chemischen Industrie durch ein Liebig-Stipendium.

Originalveröffentlichung

Bharathi Konkena, Kai junge Puring, Ilya Sinev, Stefan Piontek, Oleksiy Khavryuchenko, Johannes P. Dürholt, Rochus Schmid, Harun Tüysüz, Martin Muhler, Wolfgang Schuhmann, Ulf-Peter Apfel: Pentlandite rocks as highly efficient, sustainable and stable electrocatalysts for H2 generation, in: Nature Communications, 2016, DOI: 10.1038/NCOMMS12269

Pressekontakt

Dr. Ulf-Peter Apfel, Anorganische Chemie 1, Fakultät für Chemie und Biochemie, Ruhr-Universität Bochum, Tel.: 0234 32 24187, E-Mail: ulf.apfel@rub.de

Prof. Dr. Wolfgang Schuhmann, Analytische Chemie, Zentrum für Elektrochemie, Fakultät für Chemie und Biochemie, Ruhr-Universität Bochum, Tel.: 0234 32 26200, E-Mail: wolfgang.schuhmann@rub.de

Redaktion: Julia Weiler

Meike Drießen | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.ruhr-uni-bochum.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Bayreuther Genetiker entdecken Regulationsmechanismus der Chromosomen-Vererbung
09.04.2020 | Universität Bayreuth

nachricht Superinfektionen bei Influenza: Jenaer Lungenbläschen-Chip zeigt, wie Bakterien und Viren Zellbarrieren beschädigen
09.04.2020 | InfectoGnostics - Forschungscampus Jena 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: Breites Spektrum: Neuartiges Hybridmaterial erweist sich als effizienter Fotodetektor

Digitalkameras, aber auch viele andere elektronische Anwendungen benötigen lichtempfindliche Sensoren. Um den steigenden Bedarf an solchen optoelektronischen Bauteilen zu decken, sucht die Industrie nach neuen Halbleitermaterialien. Diese sollten nicht nur einen möglichst breiten Wellenlängenbereich erfassen, sondern auch preisgünstig sein. Ein in Dresden entwickeltes Hybridmaterial erfüllt beide Anforderungen. Himani Arora, Physik-Doktorandin am Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), wies nach, dass sich eine metallorganische Verbindung als Breitband-Fotodetektor verwenden lässt. Da es keine teuren Rohstoffe enthält, kann es in großen Mengen preisgünstig produziert werden.

Metallorganische Gerüste (Metal-Organic Frameworks, MOFs) haben sich in den vergangenen zwanzig Jahren zu einem gefragten Materialsystem entwickelt. Die...

Im Focus: Broad spectrum: Novel hybrid material proves an efficient photodetector

Digital cameras as well as many other electronic devices need light-sensitive sensors. In order to cater for the increasing demand for optoelectronic components of this kind, industry is searching for new semiconductor materials. They are not only supposed to cover a broad range of wavelengths but should also be inexpensive.

A hybrid material, developed in Dresden, fulfils both these requirements. Himani Arora, a physics PhD student at Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR),...

Im Focus: Langlebigere Satelliten, weniger Weltraumschrott

Forschende der Universität Stuttgart nehmen innovatives induktives Plasmatriebwerk auf Helicon-Basis in Betrieb

Erdbeobachtungssatelliten für niedrige Flughöhen, kleiner, leichter und billiger als herkömmliche Modelle: Das sind die Ziele des EU- Projekts „DISCOVERER“, an...

Im Focus: X-ray vision through the water window

The development of the first high-repetition-rate laser source that produces coherent soft x-rays spanning the entire 'water window' heralds the beginning of a new generation of attosecond technology

The ability to generate light pulses of sub-femtosecond duration, first demonstrated some 20 years ago, has given rise to an entirely new field: attosecond...

Im Focus: Innovative Technologien für Satelliten

Er kommt ohne Verkabelung aus und seine tragende Struktur ist gleichzeitig ein Akku: An einem derart raffiniert gebauten Kleinsatelliten arbeiten Forschungsteams aus Braunschweig und Würzburg. Für 2023 ist das Testen des Kleinsatelliten im Orbit geplant.

Manche Satelliten sind nur wenig größer als eine Milchtüte. Dieser Bautypus soll jetzt eine weiter vereinfachte Architektur bekommen und dadurch noch leichter...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Aachener Werkzeugmaschinen-Kolloquium AWK’21 findet am 10. und 11. Juni 2021 statt

06.04.2020 | Veranstaltungen

Interdisziplinärer Austausch zum Design elektrochemischer Reaktoren

03.04.2020 | Veranstaltungen

13. »AKL – International Laser Technology Congress«: 4.–6. Mai 2022 in Aachen – Lasertechnik Live bereits früher!

02.04.2020 | Veranstaltungen

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

Preisgekröntes Projektmanagement

09.04.2020 | Förderungen Preise

Breites Spektrum: Neuartiges Hybridmaterial erweist sich als effizienter Fotodetektor

09.04.2020 | Materialwissenschaften

Bayreuther Genetiker entdecken Regulationsmechanismus der Chromosomen-Vererbung

09.04.2020 | Biowissenschaften Chemie

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