Bifunktional
Neuer Katalysator kann elektrolysieren und verbrennen
Chemiker der Ruhr-Universität-Bochum haben einen Katalysator entwickelt, der sowohl Wasser elektrolysieren, als auch Wasserstoff mit Sauerstoff verbrennen kann. Fernziel ist ein preiswerter Elektrolyseur, der gleichzeitig Brennstoffzelle ist und als Energiespeicher fungiert.
Bifunktionale Katalysatoren können Wasser elektrolytisch in Sauerstoff und Wasserstoff aufspalten und »umgepolt« Wasserstoff mit Sauerstoff zur Energiegewinnung zu Wasser verbrennen. An Stelle von Edelmetallen bestehen die Vebrennungskatalysatoren der Bochumer aus Nanomaterialien auf Kohlenstoffbasis, Manganoxid und Cobaltoxid, die in modifizierten Kohlenstoff eingebettet sind und in den an definierten Positionen Stickstoffatome eingebaut sind.
Das Team um Prof. Dr. Wolfgang Schuhmann und Prof. Dr. Martin Muhler von der Fakultät für Chemie und Biochemie untersuchte die Katalysatoren mit zahlreichen spektroskopischen und elektrochemischen Methoden und die für die Bifunktionalität entscheidenden Eigenschaften zu bestimmen. Im »Journal of the American Chemical Society« beschrieben die Forscher eine Technik zur Herstellung der bifunktionalen Kohlenstoffkatalysatoren. Sie »schnitten« Nanoröhren aus Kohlenstoff mithilfe von Wärme und Sauerstoff und machten die eingeschlossenen Katalysatorpartikel nutzbar. »Bestechend einfach« sei die Methode, so Martin Muhler, die die Herstellungskosten gegenüber Katalysatoren auf Edelmetallbasis erheblich verbillige.
Das Verfahren könnte ein wichtiger Schritt in Richtung kostengünstiger regenerativer Brennstoffzellen und wieder aufladbarer Metall-Luft-Batterien sein. Die Forschungsergebnisse sind in der International Edition der Zeitschrift »Angewandte Chemie« erläutert.
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