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Eine kostengünstigere Möglichkeit, Wasserstoff aus Wasser herzustellen
Eines der Haupthindernisse, die den breiten Einsatz von Brennstoffzellen blockieren, sind die teuren Katalysatoren, die zur Herstellung von Wasserstoff als Kraftstoff aus Wasser verwendet werden. Forscher der University of Calgary haben nach eigenen Angaben eine neuartige Methode zur Herstellung von Katalysatoren aus kostengünstigen Metallen entwickelt.
Zwei mit Fe40Ni60O-Filmen beschichtete Elektroden erzeugen Wasserstoff und Sauerstoff aus Wasser mit weniger Strom als ohne Katalysator. Kredit: Universität Calgary.
Zwei Chemieprofessoren – Curtis Berlinguette und Simon Trudel – haben heute eine Veröffentlichung veröffentlicht Papier in Wissenschaft zeigen, wie ihre Elektrokatalysatoren funktionieren sowie teurere Materialien. Sie haben ihre Produktionsmethode patentiert und ein Unternehmen namens . gegründet FireWater-Brennstoff die plant, bereits im nächsten Jahr ein Produkt auf den Markt zu bringen. Das Ziel besteht darin, einen Elektrolyseur herzustellen – ein Gerät, das Wasser spaltet, um Wasserstoff- und Sauerstoffkraftstoffe herzustellen – das für Unternehmen und Verbraucher erschwinglich genug ist.
Ihre Erfindung besteht darin, Katalysatoren aus einer Kombination von Metallverbindungen herzustellen, die Eisen, Kobalt und Nickel verwenden. Der Prozess, bei dem Metallverbindungen oder Oxide mit Licht behandelt werden, erfordert keine hohen Temperaturen.
Die Entdeckung in unserem Papier ist die Fähigkeit, Katalysatorfilme mit einer gleichmäßigen Verteilung von . herzustellen mehrere Metalle, sagt Berlinguette. Wir verwenden eine Technik, die Licht verwendet, um umweltverträgliche Vorläufer in der Luft in unsere katalytischen Filme zu zersetzen. Der Prozess ist skalierbar und lässt sich auf fast jedes Metall des Periodensystems übertragen.
Herkömmliche Katalysatoren werden mit seltenen oder teuren Metallen wie Platin hergestellt. Die Methode der Calgary-Forscher erzeugt Filme, die in ihrer molekularen Form amorph sind und keine kristalline Struktur aufweisen. Diese stark ungeordnete Struktur macht sie tatsächlich reaktiver.
Der Harvard-Professor Daniel Nocera stellte während seiner Zeit am MIT einen kostengünstigen Katalysator aus einem amorphen Kobaltoxid zur Spaltung von Wasser zur Herstellung von Wasserstofftreibstoff vor. Ein Unternehmen namens Sun Catalytix wurde 2009 mit Risikokapital und staatlichen Mitteln gegründet, um seine Arbeit zu kommerzialisieren, aber es hat sich schwer getan, ein tragfähiges Produkt herzustellen und hat sich seitdem auf die Herstellung von Durchflussbatterien verlagert. (Siehe Sun Catalytix sucht zweiten Akt mit Flow Battery .)
Berlinguette sagt, dass er und Trudel frühere Arbeiten vorangetrieben haben, weil ihr Verfahren auf jedes Metall des Periodensystems angewendet werden kann und mehrere Metalle kombiniert. Amorphe heterogene Katalysatoren seien bekannt, sagt er. Das Problem besteht darin, dass es schwierig ist, amorphe Materialien mit vielen anderen Metallen (als Kobaltoxid) herzustellen, und es ist unendlich schwieriger, mehrere Arten von Metallen in amorphe Filme einzuführen.
Ein kommerziell rentabler Elektrolyseur gilt als Schlüsselkomponente für die lang ersehnte Wasserstoffwirtschaft. Ein guter Katalysator kann die Strommenge senken, die benötigt wird, um aus Wasser Wasserstoff und Sauerstoff zu erzeugen. Der Wasserstoff würde dann in Tanks gespeichert und bei Bedarf in die Brennstoffzelle eingespeist, um Strom zu erzeugen.
FireWater Fuel will zunächst einen Elektrolyseur entwickeln, um Wasserstoff für die Energiespeicherung in Windparks zu produzieren. Bis 2015 soll ein kommerzieller Prototyp eines Elektrolyseurs in Tiefkühlschrankgröße entstehen, der täglich einige Liter Wasser in Strom für Verbraucher umwandeln soll.