Grønt brint:Fokus på katalysatoroverfladen

Brug af energi fra solcellemoduler og vindmøller, vand kan ved elektrolyse opdeles i dets bestanddele hydrogen og ilt uden at producere farlige emissioner. Da tilgængeligheden af ​​energi fra vedvarende kilder varierer, når der produceres grønt, dvs. CO ₂ -neutral, brint, det er meget vigtigt at kende katalysatorernes adfærd under høj belastning og dynamiske forhold.

"Ved høje strømme, stærk iltbobleudvikling kan observeres på anoden, hvilket forværrer måling. Det har hidtil gjort det umuligt at opnå et pålideligt målesignal, "siger den første forfatter til undersøgelsen, Dr. Steffen Czioska fra KIT's Institute for Chemical Technology and Polymer Chemistry (ITCP). Ved at kombinere forskellige teknikker, det er nu lykkedes forskerne at grundlæggende undersøge overfladen af ​​iridiumoxidkatalysatoren under dynamiske driftsbetingelser. "For første gang, vi har undersøgt katalysatorens adfærd på atomniveau på trods af stærk bobleudvikling, "Siger Czioska. American Chemical Society (ACS) anser vigtigheden af ​​KIT's offentliggørelse for det internationale samfund som høj og anbefaler det som ACS Editor's Choice.

Røntgenabsorptionsspektroskopi med synkrotronlys

Til katalyse, forskere fra KIT's ITCP, Institute of Catalysis Research and Technology, og gruppen af ​​elektrokemiske teknologier fra Institute for Applied Materials kombinerede røntgenabsorptionsspektroskopi til den meget præcise undersøgelse af ændringer på atomniveau med andre analysemetoder.

"Vi har observeret regelmæssige processer på katalysatoroverfladen under reaktionen, fordi alle uregelmæssigheder blev filtreret fra - svarende til skyde ved langsom fart på en vej om natten - og vi har også forfulgt dynamiske processer, "Czioska siger." Vores undersøgelse afslører meget uventede strukturelle ændringer forbundet med en stabilisering af katalysatoren ved høje spændinger under dynamisk belastning, tilføjer kemikeren. Opløsningen af ​​Iridiumoxid reduceres, materialet forbliver stabilt.

Fund vil bidrage til bedre og mere effektive katalysatorer

Forståelse af processerne på katalysatoroverfladen baner vej for yderligere undersøgelse af katalysatorer med høje elektriske potentialer og vil bidrage til udviklingen af ​​forbedrede og mere effektive katalysatorer, der opfylder energiovergangens behov, Czioska påpeger. Undersøgelsen er en del af prioritetsprogrammet "Dynakat" finansieret af det tyske forskningsfond. Dette samarbejde mellem mere end 30 forskergrupper fra hele Tyskland koordineres af professor Jan-Dierk Grunwaldt fra ITCP.

Grønt brint betragtes som et miljøkompatibelt kemisk energilagringsmateriale og, derfor, et vigtigt element i dekarboniseringen af ​​f.eks. stål og kemisk industri. I henhold til den nationale brintstrategi vedtaget af forbundsregeringen i 2020, pålidelig, overkommelig, og bæredygtig produktion af brint vil være grundlaget for dets fremtidige anvendelse.