Forschende machen Herstellung von Wasserstoff effizienter

29. November 2021 15:14

Zürich - Forschende der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich haben einen Photokatalysator aus Aerogel für die effizientere Herstellung von Wasserstoff entwickelt. Ob das Verfahren industriell genutzt werden kann, wird nun geprüft.

Forschende der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETH) haben einen neuen Photokatalysator aus einem Aerogel entwickelt, der eine effizientere Wasserstoffherstellung ermöglichen könnte. Laut Medienmitteilung ist das durch eine innovative Vorbehandlung des für den Katalysator verwendeten Materials möglich gemacht worden. Die Reaktion im Laborversuch sei mehrere Tage stabil und kontinuierlich abgelaufen. Das ist Voraussetzung, um über eine industrielle Anwendung überhaupt nachzudenken.

ETH-​Professor Markus Niederberger vom Labor für Multifunktionsmaterialien arbeitet seit längerem an Aerogelen. Die Spezialität seines Labors sind Aerogele aus kristallinen Halbleiter-​Nanopartikeln. „Wir sind die einzige Gruppe weltweit, die solche Aerogele in so hoher Qualität herstellen“ könne, wird Niederberger zitiert. Auf Nanopartikeln basierende Aerogele sollen als Photokatalysatoren eine chemische Reaktion mithilfe von Sonnenlicht ermöglichen oder beschleunigen.

Die bisher verwendeten Aerogele auf Basis des Halbleitermaterials Titandioxid TiO2 hatten laut der ETH-Mitteilung den Nachteil, dass nur der UV-Anteil des Sonnenlichts absorbiert wurde und so zur Reaktionsbeschleunigung zur Verfügung stand. Niederbergers Doktorandin Junggou Kwon habe deshalb nach einem neuen Weg gesucht, wie ein Aerogel aus TiO2-Nanopartikeln so optimiert werden kann, dass es ein breiteres Lichtspektrum ausnützen kann. Mit dem Dotieren – umgangssprachlich: Impfen – von TiO2-Nanopartikel-Aerogel mit Stickstoff kann das Aerogel auch weitere Anteile des sichtbaren Lichts absorbieren. Die Studie ist soeben in der von der American Chemical Society herausgegebenen Fachzeitschrift „Applied Materials & Interfaces“ erschienen.

Kwon reicherte das Aerogel mit Palladium an, das bei der Wasserstoffgewinnung eine wichtige Funktion hat. Die Tests im Labor zeigten, dass die Methode effizient ist. „Gerade im Hinblick auf industrielle Anwendungen ist es wichtig, dass der Prozess möglichst lange stabil ist“, wird Niederberger zitiert. Die ETH-Forschenden sind auch mit der Ausbeute der Tests zufrieden. Das Edelmetall Palladium erhöhte die Umwandlungseffizienz deutlich: In Aerogelen mit Palladium entstand bis zu 70-mal mehr Wasserstoff als in solchen ohne. gba

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