Aktivität 11,2 Mal höher
Wasserstoff erzeugende Katalysatoren können Synergieeffekte erzeugen, wenn verschiedene Materialien mit ihren einzigartigen Eigenschaften geschichtet werden. Kürzlich hat ein koreanisches Forscherteam (der Pohang University of Science and Technology) eine Technologie entwickelt, mit der die Effizienz der Wasserstofferzeugung durch Abflachung von Platin (Pt) auf der Oberfläche von NiFe-Doppelhydroxidschichten (LDH) verbessert wird. Der neue Katalysator erhöht die Effizienz der Wasserstoffproduktion und weist eine 11,2mal höhere Aktivität als herkömmliche Katalysatoren auf.
Pohang University of Science and Technology – Postech-Plaza – Foto © Stegano, ‚My own work‘ – Gemeinfrei, commons.wikimedia.org
Die am 25.05.2022 in einer ergänzenden Ausgabe des Journal of the American Chemical Society veröffentlichte Arbeit wurde von einem POSTECH-Forschungsteam unter der Leitung von Professor In Su Lee, Forschungsprofessor Soumen Dutta und Yu-Rim Hong (Fachbereich Chemie) in Zusammenarbeit mit Professor Si-Young Choi (Fachbereich Materialwissenschaften und Ingenieurwesen) und Professor Jeong Woo Han (Fachbereich Chemieingenieurwesen) durchgeführt.
Platin verbindet sich gut mit Wasserstoff und wird oft als der beste Katalysator für die Wasserstofferzeugung angesehen. Da die Fähigkeit von Platin, Wasser zu zersetzen, jedoch schlecht ist, wurden Forschungsarbeiten durchgeführt, um diese Fähigkeit durch die Kombination von Platin mit Eisen- und Nickelhydroxid zu verbessern.
Das Team von Professor In Su Lee hat bereits ein Sandwich-Hybridmaterial synthetisiert, bei dem zweidimensionale (2D) NiFe-Hydroxid-Nanoplättchen zwischen porösen 2D-Platin-Nanoplättchen eingebettet sind. Dieses Material wurde durch eine erfinderische Methode hergestellt, bei der eine Platinschicht von ~1 nm auf der Oberfläche von NiFe-Hydroxid mit einer Dicke von mehreren Nanometern (nm; 1 nm = 1 Milliardstel Meter) aufgewachsen ist.
In dieser Studie wurde eine Methode zur Synthese der Platinschicht durch separates Verdünnen verwendet. Damit wurde die Einschränkung des ungleichmäßigen Wachstums der Platinschicht auf der NiFe-Hydroxid-Oberfläche überwunden.
Die Forscher sorgten dafür, dass sowohl die obere als auch die untere Kristallebene des Platins als ebene Fläche in einem begrenzten 2D-Nanoraum wuchs, um effektiver mit Eisen- und Nickelhydroxid zu reagieren. In diesem Katalysator kommt es zu einem Komplementäreffekt zwischen NiFe-Hydroxid und Platin, die an einer breiten Grenzfläche eng miteinander verbunden sind.
In dieser Studie ist die Aktivität des entwickelten Katalysators 11,2 Mal höher als die des herkömmlichen Katalysatormaterials (20 Gew.-% Pt/C) und seine Funktion war lange Zeit stabil. Dieses Ergebnis, das die Effizienz der Wasserstofferzeugung durch eine innovative Katalysatorsynthesemethode verbesserte, wird voraussichtlich einen großen Beitrag zum zukünftigen Katalysatorbereich leisten.
Professor In Su Lee: „Dieser Katalysator zeigt die höchste Aktivität und Stabilität unter den Katalysatormaterialien für die alkalische Wasserelektrolyse und dürfte die Erzeugung von grünem Wasserstoff, der als die wichtigste kohlenstoffarme Energiequelle gilt, erheblich steigern.“
->Quellen:
- postech.ac.kr/double-layered-catalyst-generates-more-hydrogen
- Originalpublikation: Yu-Rim Hong, Soumen Dutta, Sun Woo Jang, Odongo Francis Ngome Okello, Hyeonae Im, Si-Young Choi, Jeong Woo Han, and In Su Lee: Crystal Facet-Manipulated 2D Pt Nanodendrites to Achieve an Intimate Heterointerface for Hydrogen Evolution Reactions, in: Journal of the American Chemical Society; DOI: https://doi.org/10.1021/jacs.2c01589
- sciencedaily.com/220614122719