de.wedoany.com-Bericht: In Zusammenarbeit mit der Universität Adelaide, der Tohoku-Universität, der Tokyo University of Science und der Vanderbilt University wurde ein winziger Katalysator entwickelt, der nur aus 15 Iridiumatomen besteht. Seine massenbezogene Aktivität ist 1,5-mal höher als die kommerzieller Iridiumkatalysatoren, und er weist eine hervorragende Haltbarkeit auf.
Grüner Wasserstoff wird durch die Spaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff mittels erneuerbarem Strom gewonnen. Die dabei stattfindende Sauerstoffentwicklungsreaktion (OER) läuft in einer stark sauren und korrosiven Umgebung ab. Iridium ist einer der wenigen Katalysatoren, die dieser Umgebung standhalten, doch seine Kosten und Verfügbarkeit sind begrenzt. Ziel der Forschung ist es, die Iridiummenge zu reduzieren und gleichzeitig die Reaktionsaktivität zu maximieren. Die Herstellung atomar präziser Metallnanocluster ist ein Weg, den Iridiumverbrauch zu senken. Allerdings vergrößert die Verkleinerung von Metallpartikeln auf 1 Nanometer die spezifische Oberfläche und die Anzahl aktiver Zentren, während Iridium bei Luftkontakt leicht oxidiert und instabil wird.
Um die Instabilität zu überwinden, entwickelte das Forschungsteam eine Polyol-Reduktionsmethode mit Ethylenglykol sowie einen Ligandenaustauschprozess. Durch die Umhüllung des Iridiumatomkerns mit Kohlenmonoxid- und Triphenylphosphinmolekülen entstand ein Iridium-Nanocluster aus 15 Atomen, der selbst bei Synthese an der Luft hochstabil und oxidationsbeständig bleibt. Anschließend wurden die Nanocluster auf einem Kohlenstoffträger fixiert, um einen festen Katalysator mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 0,9 Nanometern herzustellen. Tests zeigten, dass die massenbezogene Aktivität des Materials etwa 1,5-mal höher ist als die herkömmlicher kommerzieller Iridiumkatalysatoren und dass es über 20 Stunden ohne signifikante Leistungseinbußen betrieben werden kann. Weitere Analysen ergaben, dass die extreme Miniaturisierung der Iridiumpartikel deren elektronische Eigenschaften verändert und chemische Reaktionen effizienter ablaufen lässt.
Yuichi Negishi, Vertreter der Tohoku-Universität, erklärte, dass diese Erkenntnisse dazu beitragen werden, kostengünstige und leistungsstarke Metallnanocluster herzustellen, um globale Energie- und Umweltprobleme zu bewältigen. Die Forschungsergebnisse wurden im „Journal of the American Chemical Society" veröffentlicht.
Dieser Artikel wurde von Wedoany übersetzt und bearbeitet. Bei jeglicher Zitierung oder Nutzung durch künstliche Intelligenz (KI) ist die Quellenangabe „Wedoany“ zwingend vorgeschrieben. Sollten Urheberrechtsverletzungen oder andere Probleme vorliegen, bitten wir Sie, uns unverzüglich zu benachrichtigen. Wir werden den entsprechenden Inhalt umgehend anpassen oder löschen.
E-Mail: news@wedoany.com
