Robuste og billige katalysatorer til brintproduktion

Forskere fra Ruhr University Bochum (RUB) og University of Warwick var i stand til at observere de mindste detaljer af brintproduktion med det syntetiske mineral pentlandit. Dette gør det muligt at udvikle strategier for design af robuste og omkostningseffektive katalysatorer til brintproduktion. Arbejdsgrupperne af prof. Wolfgang Schuhmann og Dr. Ulf-Peter Apfel fra RUB og teamet ledet af prof. Patrick R. Unwin fra University of Warwick offentliggjorde deres resultater i tidsskriftet Angewandte Chemie .

Brintgas betragtes som en mulig fremtidig energikilde og kan produceres fra vand ved hjælp af platinkatalysatorer og elektricitet. Imidlertid, forskere søger alternative katalysatorer lavet af billigere og lettere tilgængelige materialer med lige så høj effektivitet. Der er en række materialer, som platin, er i stand til at katalysere vands reaktion til brint. "Disse inkluderer metalchalcogenider såsom mineralet pentlandit, som er lige så effektiv som platin og også er væsentligt mere stabil over for katalysatorgifte såsom svovl, " forklarer Ulf-Peter Apfel. Pentlandit består af jern, nikkel og svovl. Dens struktur ligner strukturen af ​​de katalytiske centre for hydrogenproducerende enzymer, der findes i en række forskellige kilder, herunder grønne alger.

I den aktuelle undersøgelse, forskerne undersøgte brintproduktionshastigheder af kunstigt fremstillede krystallinske overflader af mineralet pentlandit i en dråbe væske med en diameter på et par hundrede nanometer. De brugte scanning elektrokemisk cellemikroskopi til dette formål.

Dette gjorde dem i stand til at afklare, hvordan materialets struktur og sammensætning påvirker de elektrokatalytiske egenskaber af jern-nikkelsulfid. Selv de mindste ændringer i forholdet mellem jern og nikkel ved at variere syntesebetingelserne eller ældningen af ​​materialet ændrede aktiviteten i den elektrokemiske brintdannelse betydeligt. "Med disse resultater, vi kan nu fortsætte med at arbejde og udvikle strategier for at forbedre mange mere robuste og billige katalysatorer, siger Ulf-Peter Apfel.

Forskerne viste også, at scanning af elektrokemisk cellemikroskopi gør det muligt at sammenkæde information om strukturen, materialernes sammensætning og elektrokemiske aktivitet på en rumligt opløst måde. Metoden gør det således muligt at designe katalysatorer specifikt og at fremstille højaktive materialer på denne måde. "I fremtiden, denne metode vil derfor spille en vigtig rolle i søgningen efter elektrokatalytisk aktive, heterogene katalysatorer, siger Wolfgang Schuhmann.