Neuartiges Material sorgt für kostengünstige Wasserstoff-Gewinnung

| Redakteur: Sebastian Gerstl

Forscher der Washinton State University (WSU) haben einen Weg gefunden, große Mengen an kostengünstigen Nanoschaumkatalysatoren herzustellen, die die Wasserstofferzeugung in großem Maßstab durch die Spaltung von Wassermolekülen erleichtern können.
Forscher der Washinton State University (WSU) haben einen Weg gefunden, große Mengen an kostengünstigen Nanoschaumkatalysatoren herzustellen, die die Wasserstofferzeugung in großem Maßstab durch die Spaltung von Wassermolekülen erleichtern können. (Bild: WSU)

Brennstoffzellen bergen großes Potential für saubere Speicherung von Strom. Doch die Erzeugung von Wasserstoff aus Wasser erfordert viel Energie und teure Materialien. Forscher der Washington State University haben nun eine Methode vorgestellt, die mit Hilfe eines kostengünstigen Materials auf einfachem Weg Wasserstoff produzieren könnte.

Forscher der Washington State University haben einen Weg gefunden, Wasserstoff effizienter aus Wasser zu erzeugen: aus preisgünstigem Nickel und Eisen entwickelten die Forscher eine sehr einfache Methode, um innerhalb von fünf Minuten große Mengen eines hochwertigen Katalysators zu erzeugen. Dieser kann anschließend für die Hydrolyse, um aus Wasser Wasserstoff abzuspalten, verwendet werden.

Die Energiewende sieht einen verstärkten Übergang von fossiler zu erneuerbarer Energiegewinnung vor. Doch sind die meisten heute üblichen regenerativen Methoden zur Energiegewinnung noch weniger effizient. So können Solaranlagen nur tagsüber Energie produzieren - und auch das nur mit eingeschränktem Wirkungsgrad. Auch Windanlagen sind von der Windstärke des jeweiligen Tages abhängig. Beide Technologien benötigen effiziente Methoden, den gewonnenen Strom auch zu speichern.

Eine der vielversprechendsten Ideen ist es, den überschüssigen Energie aus erneuerbaren Methoden zu nutzen, um Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff zu spalten. Der so gewonnene Wasserstoff kann anschließend in einer Brennstoffzelle angewendet werden, um anschließend sauberen Strom und Wasser als Abfallprodukt zu erhalten.

Allerdings ist derzeit die Wasserspaltung noch mit hohen Kosten verbunden, da in der Regel teure Katalysatoren aus Edelmetallen - in der Regel Platin oder Ruthenium - verwendet werden müssen. Viele der Methoden zur Wasserspaltung benötigen auch zu viel Energie, oder die benötigten Katalysatormaterialien zerfallen zu schnell.

Eine neue, an der Washington State University entdeckte Methode könnte dies allerdings maßgeblich ändern: Forschern unter der Leitung von Professor Yuehe Lin von der School of Mechanical and Materials Engineering ist es gelungen, einen geeigneten Katalysator aus zwei reichlich vorhandenen und billigen Metallen zu gewinnen: Nickel und Eisen. Aus diesen Materialien produzierten die Wissenschaftler einen porösen Nanoschaum, der nach Angaben der Forcher besser funktionierte als die meisten aktuell eingesetzten Katalysatoren, einschließlich der aus Edelmetallen hergestellten. "Das ist nur ein Laborversuch, aber es ist sehr vielversprechend", sagt Professor Lin.

Der neuartige Katalysator ist optisch vergleichbar mit einem winzigen Schwamm. Seine atomare Struktur und zahlreichen exponierten Oberflächen im gesamten Material erlauben dem Nanoschaum, die Hydrolyse-Reaktion mit weniger Energie zu ermöglichen als andere Katalysatoren. Dabei zeigte das Material in einem 12-Stunden-Stabilitäts-Test unter Laborbedingungen nur sehr geringe Aktivitätsverluste.

"Wir haben einen sehr einfachen Ansatz gewählt, der leicht in der Großserienproduktion eingesetzt werden kann", sagt Shaofang Fu, ein Doktorand der WSU, der den Katalysator synthetisiert und den Großteil der Aktivitätstests durchgeführt hat. Die Forscher suchen nun zusätzliche Unterstützung, um ihre Arbeit für größer angelegte Tests zu erweitern.

Die WSU-Forscher arbeiteten an dem Projekt mit Forschern von Advanced Photon Source am Argonne National Laboratory und Pacific Northwest National Laboratory zusammen. Die Wissenschaftler der Washington State University haben ihre Methodik in der Februar-Ausgabe der Zeitschrift Nano Energy näher beschrieben.

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Sehr guter Kommentar! Alles auf den Punkt gebracht. Danke!  lesen
posted am 10.07.2019 um 17:01 von Unregistriert

Danke für die Klarstellung! Leider wissen das auch sehr viele Ingenieure nicht, dass die...  lesen
posted am 12.02.2018 um 17:21 von Unregistriert

Also, wenn man den Nanoschaum nicht mit Nickel und Eisen macht, sondern aus Silizium (z.B. aus...  lesen
posted am 09.02.2018 um 14:37 von Unregistriert

Die Im Fachjournal Nano Energy veröffentlichte Studie kann (nach erfolgter Registrierung) hier...  lesen
posted am 05.02.2018 um 17:46 von Sebastian Gerstl,Sebastian Gerstl

Ich vermisse im Artikel einen eindeutigen und auffindbaren Hinweis (Referenz) zur...  lesen
posted am 05.02.2018 um 17:36 von Unregistriert


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