Einfach Wasser drauf Forscher erzeugen „Instant-Wasserstoff“ auf Abruf

Es funktioniert wie beim Instant-Kaffee: man nehme Nanopartikel aus Silizium, gebe Wasser dazu – und schon hat man frischen „Instant“-Wasserstoff. Mit dem lassen sich via Brennstoffzelle portable Geräte mit Strom versorgen. Ermöglichen soll dies die Forschung von Wissenschaftlern der Universität Buffalo (UB).

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Transmissions-Elektronenmikroskopaufname eines spherischen Slizium-Nanopartikels mit rund 10 nm Durchmesser: solche Partikel reagieren schnell mit Wasser und es entsteht Wasserstoff
Transmissions-Elektronenmikroskopaufname eines spherischen Slizium-Nanopartikels mit rund 10 nm Durchmesser: solche Partikel reagieren schnell mit Wasser und es entsteht Wasserstoff
(Bild: Swihart Research Group, University at Buffalo)

Mithilfe von Nanoteilchen aus Silizium könnten portable Geräte mit Strom versorgt werden: Wissenschaftler der Universität Buffalo haben herausgefunden, dass Wasserstoff quasi „auf Abruf“ entsteht, wenn winzige Siliziumteilchen mit Wasser reagieren.

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Siliziumkugeln mit 10 nm Durchmesser

In einer Versuchsreihe ist es den Wissenschaftler gelungen Silizium-Nanokügelchen mit einem Durchmesser von gerade einmal 10 nm zu erzeugen. Sobald diese mit Wasser in Kontakt kommen, entsteht harmlose Kieselsäure und Wasserstoff – mit dem sich Brennstoffzellen betreiben lassen.

Rektion läuft ohne Energiezufuhr ab

Für diese Reaktion sind weder Licht, noch Hitze oder Elektrizität erforderlich – und zudem entsteht den Erkenntnissen der Wissenschaftler zufolge der Wasserstoff etwa 150 Mal schneller als bei vergleichbaren Reaktionen mit 100-nm-Siliziumkugeln und sogar 1000 Mal schneller als mit einer Siliziumprobe.

Es entsteht sehr reiner Wasserstoff

Die Ergebnisse der Forschungen wurden im Wissenschaftsblatt „Nano Letters“ vom 14. Januar 2013 veröffentlicht. Es gelang den Wissenschaftlern, nachzuweisen, dass der bei der Reaktion entstehende Wasserstoff sehr rein ist, indem sie ihn erfolgreich in einer kleinen Brennstoffzelle testeten, die einen Lüfter antrieb.

Nanosilizium ist die beste Wahl zur Wasserstofferzeugung

„Wenn es darum geht, Wasserstoff aus Wasser zu gewinnen, eignen sich Nanoteilchen aus Silizium offensichtlich wesentlich besser als alle anderen Möglichkeiten, die bislang ausprobiert wurden“, erläutert Mark T. Swihart, Professor für chemische und biologische Ingenieurwissenschaften an der UB sowie Leiter der strategischen Abteilung integrierte Nanosysteme.

Die „einfach-Wasser-drauf“-Technik

„Mit weiteren Forschungen könnte diese Technologie die Basis einer „einfach Wasser dazugeben“-Technik zur Gewinnung von Wasserstoff sein“, so Paras Prasad, verantwortlicher Direktor des UB-Instituts für Laser, Photonik und Biophotonik (ILPB). „Die beste praktische Anwendung dieser Technologie wäre die Versorgung portabler Geräte mit Energie.“

Unterstützung aus China und Südkorea

Swihart und Prahard leiteten die Forschungen, die von UB-Wissenschaftlern abgeschlossen wurden, von denen einige Verbindungen zu Universitäten in China und Süd-Korea haben. Folarin Erogbogbo, wissenschaftlicher Assistenzprofessor am UB ILPB, war der Hauptautor.

Verblüffende Reaktionsgeschwindigkeit

Die Geschwindigkeit, mit der die 10-nm-Partikel mit Wasser reagierten, hat die Wissenschaftler überrascht. In weniger als einer Minute entstand bei der Reaktion mehr Wasserstoff als bei der Reaktion mit 100-nm-Teilchen in 45 Minuten. Die höchste Reaktionsrate der 10-nm-Teilchen war rund 150 Mal so schnell.“

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Über den Autor

Dipl.-Ing. (FH) Thomas Kuther

Dipl.-Ing. (FH) Thomas Kuther

Redakteur, ELEKTRONIKPRAXIS - Wissen. Impulse. Kontakte.