Ny klasse katalysatorer til energiomsætning

Mange kemiske reaktioner, der er relevante for nye energikilder, er meget komplekse og resulterer i betydeligt energitab. Dermed, energiomdannelses- og lagringssystemer eller brændselsceller bruges endnu ikke i vid udstrækning i kommercielle applikationer. Forskere ved Ruhr-Universität Bochum (RUB) og Max-Planck-Institut für Eisenforschung i Düsseldorf rapporterer nu om en ny klasse katalysatorer, der teoretisk er egnet til universel brug.

Disse såkaldte legeringer med høj entropi dannes ved at blande tæt på lige store mængder af fem eller flere elementer. De kan endelig skubbe grænserne for traditionelle katalysatorer, der har været uovertrufne i årtier. Forskergruppen beskriver deres ualmindelige elektrokatalytiske arbejdsprincipper samt deres potentiale for systematisk anvendelse i tidsskriftet ACS Energy Letters .

Materialebiblioteker til forskning i elektrokatalyse

Materialeklassen for legeringer med høj entropi har fysiske egenskaber, der har et stort potentiale til mange anvendelser. Ved iltreduktion, de har allerede nået aktiviteten af ​​en platinkatalysator.

"På vores afdeling, vi har unikke metoder til vores rådighed til at fremstille disse komplekse materialer fra fem kildeelementer i forskellige sammensætninger i form af tyndfilm eller nanopartikelbiblioteker, "forklarer professor Alfred Ludwig fra formand for materialer til mikroteknologi ved RUB. Atomerne i kildeelementerne blandes i plasma og danner nanopartikler i et substrat af ionisk væske. Hvis nanopartiklerne er placeret i nærheden af ​​den respektive atomkilde, procentdelen af ​​atomer fra den kilde er højere i den respektive partikel. "Der er endnu udført meget begrænset forskning i brugen af ​​sådanne materialer til elektrokatalyse, «siger Ludwig.

Manipulering af individuelle reaktionstrin

Dette forventes at ændre sig i den nærmeste fremtid. Forskerne har postuleret, at de unikke interaktioner mellem forskellige naboelementer kan bane vejen for udskiftning af ædelmetaller med ækvivalente materialer. "Vores seneste forskning har fundet andre unikke egenskaber frem, for eksempel det faktum, at denne klasse også kan påvirke indbyrdes afhængigheder mellem individuelle reaktionstrin, siger Tobias Löffler, Ph.d. forsker ved Center for Elektrokemiske Videnskaber ved RUB -formanden for analytisk kemi. "Dermed, det ville bidrage til at løse et af hovedproblemerne ved mange energiomdannelsesreaktioner, nemlig ellers uundgåelige store energitab. De teoretiske muligheder synes næsten for gode til at være sande. "

Fundament for igangværende forskning

For at fremme hurtige fremskridt, teamet fra Bochum og Düsseldorf har beskrevet sine første resultater med det formål at fortolke de første karakteristiske observationer, skitserer udfordringerne, og fremsætte de første retningslinjer - som alle er med til at fremme forskning. "Legeringens kompleksitet afspejles i forskningsresultaterne, og mange analyser vil være nødvendige, før man kan vurdere dets faktiske potentiale. Stadig, ingen af ​​de fund, der hidtil er til hinder for et gennembrud, "formoder professor Wolfgang Schuhmann, Formand for analytisk kemi ved RUB.

Visualisering i 3D

Karakterisering af katalysator -nanopartikler, også, er befordrende for forskning. "For at få en indikation af, hvordan Nemlig, aktiviteten påvirkes af strukturen, højopløselig visualisering af katalysatoroverfladen på atomniveau er et nyttigt værktøj, helst i 3D, "siger professor Christina Scheu fra Max-Planck-Institut für Eisenforschung i Düsseldorf. Forskere har allerede vist, at dette er et opnåeligt mål-hvis det endnu ikke er anvendt på denne klasse af katalysatorer.

Spørgsmålet, om sådanne katalysatorer vil lette overgangen til bæredygtig energistyring, mangler at blive besvaret. "Med vores studier, vi agter at lægge grundlaget for løbende forskning på dette område, "slutter forfatterne.