Forscher stolpern über Wasserstoff-Katalysator, der sich selbst optimiert

Forscher haben einen neuartigen Katalysator für die Wasserstoffgewinnung aus Ammoniak entwickelt. Die Besonderheit: Er verbessert sich im Laufe der Zeit selbst und könnte die Produktion von grünem Wasserstoff effizienter machen.

Selbstoptimierender Katalysator: Durchbruch für H2?

Der Katalysator besteht aus winzigen Ruthenium-Teilchen, die auf Kohlenstoff aufgebracht sind. Ruthenium ist ein seltenes Metall, das chemische Reaktionen beschleunigen kann. Das Besondere an diesem Katalysator ist seine Struktur: Die Ruthenium-Atome bilden kleine Cluster, die nur wenige Nanometer groß sind. Dadurch bleiben die meisten Atome an der Oberfläche und können an der chemischen Reaktion teilnehmen.

Überraschenderweise stellten die Wissenschaftler der Universität Nottingham fest, dass der Katalysator mit der Zeit aktiver wird - normalerweise verlieren Katalysatoren im Laufe ihrer Nutzung an Wirksamkeit. Dr. Yifan Chen von der Universität Nottingham erklärt: "Wir waren überrascht zu entdecken, dass die Aktivität der Ru-Nanocluster auf Kohlenstoff tatsächlich im Laufe der Zeit zunimmt."


Um dieses ungewöhnliche Verhalten genauer zu untersuchen, entwickelten die Forscher eine spezielle mikroskopische Methode. Mithilfe der "Rastertransmissionselektronenmikroskopie" konnten sie die einzelnen Atome in jedem Nanocluster des Katalysators während verschiedener Reaktionsphasen zählen. Wie Dr. Chen erläutert, hatte man dabei eine Reihe subtiler, aber bedeutender Umwandlungen auf atomarer Ebene aufgedeckt.

Lösung: Nano-Pyramiden

Bei ihren Untersuchungen beobachteten die Wissenschaftler, dass sich die anfangs ungeordneten Ruthenium-Atome zu kleinen, abgestumpften Pyramiden umordnen. Diese Nano-Pyramiden erwiesen sich als sehr stabil und entwickelten sich kontinuierlich weiter. Durch diese Umstrukturierung entstehen immer mehr aktive Stellen für die chemische Reaktion, was die zunehmende Effizienz des Katalysators erklärt.

Die Entdeckung der Universität Nottingham, die in der Fachzeitschrift Chemical Science veröffentlicht wurde, könnte weitreichende Folgen für die Entwicklung nachhaltiger Energietechnologien haben. Durch die effiziente Nutzung des seltenen Metalls Ruthenium und die Selbstoptimierung des Katalysators wird die Wasserstoffproduktion aus Ammoniak wirtschaftlicher. Die damit verbundene Hoffnung: ein neuer Weg für eine breitere Nutzung von grünem Wasserstoff als Energieträger.


Siehe auch: