Neue Elektrodenmaterialien für die Oxidation von Wasser
Eine Frage der Zusammenarbeit
sasint, pixabay.com
Um die Wasserspaltung besonders effizient zu gestalten, haben Forscher des Max-Planck-Instituts für Chemische Energiekonversion in Zusammenarbeit mit Forschern der TU Berlin, der RWTH Aachen und der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung in Berlin neue Elektrodenmaterialien für die Oxidation von Wasser entwickelt. Kohlenstoffelektroden sind besonders günstig, deaktivieren aber über die Zeit und sind somit nicht stabil. Aus diesem Grund entwickelten die Forscher Kohlenstoffelektroden, die auch die Übergangsmetalle Mangan und Eisen enthalten. Beide Metalle sind günstig und reichlich in der Erdkruste vorhanden. Durch eine umfassende Charakterisierung der Materialien konnte die Zusammensetzung der Elektroden beleuchtet werden. Die Materialien bestehen aus Kohlenstoff in Form von Kohlenstoffnanoröhren. Diese Röhren sind mit Eisencarbid-Partikeln gefüllt und die Außenseite mit Eisen- und Manganoxiden bedeckt. Die Materialien ermöglichen die Wasserelektrolyse bereits bei geringen Spannungen und sind außerdem über 20 Stunden lang aktiv ohne eine Deaktivierung zu zeigen.
Durch die Kombination der Daten aus Charakterisierung und Elektrolyse waren die Forscher in der Lage zu zeigen, dass einige Komponenten des Elektrodenmaterials besonders zur Stabilität, andere besonders zur Aktivität beitragen. So sorgen das Eisencarbid und die Kohlenstoffnanoröhren für die effiziente Wasserspaltung, während die Eisen- und Manganoxide an der Oberfläche eine Deaktivierung verhindern.
Nicht nur in der Forschung, auch in der Katalyse ist also eine gute Zusammenarbeit gefragt.
Originalveröffentlichung
Broicher, C., Zeng, F., Pfänder, N., Frisch, M., Bisswanger, T., Radnik, J., Stockmann, J., Palkovits, S., Beine, K., Palkovits, R.; "Iron‐ and Manganese‐Containing Multi‐Walled Carbon Nanotubes as Electrocatalysts for the Oxygen Evolution Reaction ‐ Unravelling Influences on Activity and Stability"; ChemCatChem; 2020, 12 (6)
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