Neuer Katalysator produziert Wasserstoff 6 Mal effizienter
Forscher der koreanischen Einrichtung KAIST haben eine neue Technik vorgestellt, die die Erzeugung von grünem Wasserstoff revolutionieren könnte. In Zentrum liegt die Herstellung eines Katalysators, der bei der Aufspaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff behilflich ist.
Bei dem Katalysator handelt es sich um sogenannte Kohlenstoff-Nanozwiebeln. Sie bestehen aus winzigen Kohlenstoffkügelchen mit mehreren Schichten, weshalb sie als Zwiebeln bezeichnet werden. Erzeugen kann man sie, indem man Diamanten mit hohen Temperaturen behandelt.
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3.000 Grad Celsius in 0,2 Sekunden
Genau das haben die koreanischen Forscher auch gemacht. Dabei nutzten sie aber keinen Ofen, sondern einen hoch konzentrierten Lichtblitz einer Xenonlampe. In nur 0,2 Sekunden konnte das Material so auf mehr als 3.000 Grad Celsius aufgeheizt werden. Der superschnelle Prozess verbraucht laut den Wissenschaftlern mehr als 1.000 Mal weniger Energie als herkömmliche Herstellungsverfahren. Durch den Katalysator wird die Effizienz der Wasserstoffproduktion zudem versechsfacht.
Die Herstellung dieser Kohlenstoff-Nanozwiebeln war bislang sehr energieaufwändig. Sie mussten mehrfach erhitzt und nachbearbeitet werden, was eine Massenproduktion erschwerte. Um diese Schritte zu umgehen, mischte das KAIST-Team Nanodiamanten mit Industrieruß. Durch den schwarzen Ruß konnte das Licht besser absorbiert und höhere Temperaturen erreicht werden.
Mehr Effizienz dank Metallzusätzen
Die Forscher fügten in ihren Experimenten zusätzlich Metalle wie Platin, Kobalt oder Nickel hinzu, die ebenfalls als Katalysatoren in der Wasserstoffherstellung eingesetzt werden. Die Metalle banden dabei als einzelne Atome an der Oberfläche der Nanozwiebeln.
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Die besten Ergebnisse erzielten die Forscher mit einer Verbindung aus Platin und den Nanozwiebeln. Hier konnte die Effizienz der Wasserstoffherstellung um den Faktor 6 gesteigert werden, wobei gleichzeitig weitaus weniger Edelmetall verbraucht wurde als bei herkömmlichen Katalysatoren.
Die Entdeckung könnte laut den Forschern dazu beitragen, die Produktion von grünem Wasserstoff sowohl zu beschleunigen, als auch günstiger zu gestalten. Auch für andere Katalyse-Verfahren könnte die Methode einen Durchbruch bedeuten.