Forscher machen aus Fräsabfall Katalysatoren
Bedarf an Edelmetallen sinkt dank neuem Verfahren der University of Nottingham auf ein Zehntel
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Metallspäne: Aus diesem Abfall werden effektive Katalysatoren (Foto: nottingham.ac.uk) |
Nottingham (pte003/22.04.2024/06:10)
Wissenschaftler der University of Nottingham nutzen in der Industrie anfallende Metallspäne, um die Spaltung von Wasser in Elektrolyseuren zu verbessern. Das könnte den Preis für Wasserstoff reduzieren.
Nanometergroße Vertiefungen
Die Späne sind nicht glatt, weil sie von einem scharfen Meißel von einem massiven Stück Metall abgeschält worden sind. Sie weisen vielmehr an der Oberfläche Vertiefungen im Nanomaßstab auf. Diese könnte man mit Platinatomen füllen, die als Katalysatoren in Elektrolyseuren verwendet werden.
Während die bisher genutzten Reaktionsbeschleuniger aus großen Mengen dieser Metalle bestehen, sind es nur verschwindend kleine, mit denen die Vertiefungen gefüllt werden. Die Effektivität der Katalyse soll unter der drastischen Schrumpfkur jedoch nicht leiden.
Bombardement mit Platinatomen
"Die winzigen Vertiefungen haben wir bei Untersuchungen mit dem Rasterelektronenmikroskop entdeckt. Da wurde uns klar, dass diese nanotexturierte Oberfläche eine einzigartige Möglichkeit für die Herstellung von Katalysatoren darstellen könnte", so Chemiker Jesum Alves Fernandes.
Das gelang ihnen mit einer Technik namens Magnetronsputtern. Dabei wird im Vakuum ein massiver Block aus Platin oder Kobalt mit energiereichen Ionen beschossen. Diese lösen aus dem Metall Atome heraus, die auf die Metallspäne prasseln und sich in den Vertiefungen ansiedeln. Sie bilden Klumpen - Cluster - aus Platin.
"Wir brauchen nur ein Zehntel der Platinmenge, die in herkömmlichen Katalysatoren für die Wasserspaltung stecken", sagt der Elektrochemiker Madasamy Thangamuthu. Ein Elektrolyseur, den die Forscher mit dem neuen Katalysator ausgestattet haben, produzierte genauso viel Wasserstoff wie ein anderer mit einem klassischen Reaktionsbeschleuniger.
Recycling und somit Einsparung
"Unsere Technik ermöglicht die Herstellung von grünem Wasserstoff unter Verwendung der geringstmöglichen Menge an Edelmetall und recycelt Metallabfälle aus der Luft- und Raumfahrtindustrie - und das alles in einem einzigen Prozess", ergänzt Chemiker Andrei Khlobystov.
Allerdings kann nur ein kleiner Teil der Späne, die in großen Mengen anfallen, auf diese Weise verwertet werden. AqSorption Ltd, ein in Nottingham ansässiges Unternehmen, das sich auf die Entwicklung und Herstellung von Elektrolyseuren spezialisiert hat, will die neue Technik jedenfalls einsetzen.
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