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Seit Jahren versuchen Forscher, effiziente und kosteng\u00fcnstige Wege zu finden, um die Reaktivit\u00e4t von Aluminium zur Erzeugung von sauberem Wasserstoff zu nutzen. Eine neue Studie von Forschern der UC Santa Cruz zeigt, dass ein leicht herstellbarer Verbundwerkstoff aus Gallium und Aluminium Aluminium-Nanopartikel erzeugt, die bei Raumtemperatur schnell mit Wasser reagieren und gro\u00dfe Mengen an Wasserstoff liefern. Das Gallium konnte nach der Reaktion leicht zur Wiederverwendung zur\u00fcckgewonnen werden, was 90 % des Wasserstoffs ergibt, der theoretisch durch die Reaktion des gesamten Aluminiums im Verbundstoff erzeugt werden k\u00f6nnte.<\/p>\n\n\n\n
“Wir brauchen keine Energiezufuhr, und es sprudelt Wasserstoff wie verr\u00fcckt. So etwas habe ich noch nie gesehen”, sagte der Chemieprofessor Scott Oliver von der UCSC.<\/p>\n\n\n\n
Oliver und Bakthan Singaram, Professor f\u00fcr Chemie und Biochemie, sind korrespondierende Autoren eines Artikels \u00fcber die neuen Erkenntnisse, der am 14. Februar in Applied Nano Materials ver\u00f6ffentlicht wurde.<\/p>\n\n\n\n
Die Reaktion von Aluminium und Gallium mit Wasser ist seit den 1970er Jahren bekannt, und Videos davon sind im Internet leicht zu finden. Sie funktioniert, weil Gallium, eine Fl\u00fcssigkeit knapp \u00fcber Raumtemperatur, die passive Aluminiumoxidschicht entfernt und so den direkten Kontakt von Aluminium mit Wasser erm\u00f6glicht. Die neue Studie enth\u00e4lt jedoch mehrere Innovationen und neue Erkenntnisse, die zu praktischen Anwendungen f\u00fchren k\u00f6nnten.<\/p>\n\n\n\n
Singaram sagte, die Studie sei aus einem Gespr\u00e4ch mit seinem Studenten Isai Lopez entstanden, der einige Videos gesehen hatte und in seiner K\u00fcche mit der Erzeugung von Aluminium-Gallium-Wasserstoff experimentierte.<\/p>\n\n\n\n
“Er hat das nicht auf wissenschaftliche Weise gemacht, also habe ich ihn mit einem Doktoranden zusammengebracht, um eine systematische Studie durchzuf\u00fchren. Ich dachte, es w\u00e4re eine gute Abschlussarbeit f\u00fcr ihn, den Wasserstoffaussto\u00df bei verschiedenen Verh\u00e4ltnissen von Gallium und Aluminium zu messen”, sagte Singaram.<\/p>\n\n\n\n
Fr\u00fchere Studien hatten meist aluminiumreiche Mischungen aus Aluminium und Gallium oder in einigen F\u00e4llen komplexere Legierungen verwendet. Singarams Labor fand jedoch heraus, dass die Wasserstoffproduktion mit einem galliumreichen Verbundstoff zunahm. Die Wasserstoffproduktion war sogar so unerwartet hoch, dass die Forscher davon ausgingen, dass diese galliumreiche Legierung etwas grundlegend anderes sein m\u00fcsse.<\/p>\n\n\n\n
Oliver schlug vor, dass die Bildung von Aluminium-Nanopartikeln f\u00fcr die erh\u00f6hte Wasserstoffproduktion verantwortlich sein k\u00f6nnte, und sein Labor verf\u00fcgte \u00fcber die erforderliche Ausr\u00fcstung f\u00fcr die Charakterisierung der Legierung im Nanoma\u00dfstab. Mithilfe von Rasterelektronenmikroskopie und R\u00f6ntgenbeugung konnten die Forscher die Bildung von Aluminium-Nanopartikeln in einem Gallium-Aluminium-Verbundwerkstoff im Verh\u00e4ltnis 3:1 nachweisen, was sich als optimales Verh\u00e4ltnis f\u00fcr die Wasserstoffproduktion erwies.<\/p>\n\n\n\n
In diesem galliumreichen Komposit dient das Gallium sowohl zur Aufl\u00f6sung der Aluminiumoxidschicht als auch zur Trennung des Aluminiums in Nanopartikel. “Das Gallium trennt die Nanopartikel und verhindert, dass sie zu gr\u00f6\u00dferen Partikeln zusammenwachsen”, so Singaram. “Die Herstellung von Aluminium-Nanopartikeln war bisher sehr schwierig, und hier stellen wir sie unter normalem Atmosph\u00e4rendruck und bei Raumtemperatur her.”<\/p>\n\n\n\n
Die Herstellung des Komposits erforderte nichts weiter als ein einfaches manuelles Mischen.<\/p>\n\n\n\n
“Unsere Methode verwendet eine kleine Menge Aluminium, die sicherstellt, dass sich alles in der Galliummehrheit als diskrete Nanopartikel aufl\u00f6st”, sagte Oliver. “Dadurch wird eine viel gr\u00f6\u00dfere Menge an Wasserstoff erzeugt, die im Vergleich zum theoretischen Wert auf der Grundlage der Aluminiummenge fast vollst\u00e4ndig ist. Au\u00dferdem wird die R\u00fcckgewinnung von Gallium f\u00fcr die Wiederverwendung erleichtert.”<\/p>\n\n\n\n
Der Verbundstoff kann aus leicht verf\u00fcgbaren Aluminiumquellen hergestellt werden, einschlie\u00dflich gebrauchter Folien oder Dosen, und er kann \u00fcber lange Zeitr\u00e4ume gelagert werden, indem er mit Cyclohexan abgedeckt wird, um ihn vor Feuchtigkeit zu sch\u00fctzen.<\/p>\n\n\n\n
Obwohl Gallium nicht im \u00dcberfluss vorhanden und relativ teuer ist, kann es wiedergewonnen und mehrfach wiederverwendet werden, ohne an Wirksamkeit zu verlieren, so Singaram. Es bleibt jedoch abzuwarten, ob sich dieses Verfahren f\u00fcr die kommerzielle Wasserstofferzeugung in gr\u00f6\u00dferem Ma\u00dfstab einsetzen l\u00e4sst.<\/p>\n\n\n\n
Gabriella Amberchan, Isai Lopez, Beatriz Ehlke, Jeremy Barnett, Neo Y. Bao, A\u2019Lester Allen, Bakthan Singaram, Scott R. J. Oliver. Aluminum Nanoparticles from a Ga\u2013Al Composite for Water Splitting and Hydrogen Generation. ACS Applied Nano Materials, 2022; DOI: 10.1021\/acsanm.1c04331<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Aluminium ist ein hochreaktives Metall, das den Wassermolek\u00fclen Sauerstoff entziehen kann, um Wasserstoffgas zu erzeugen. Seine weitverbreitete Verwendung in Produkten, die nass werden, stellt keine Gefahr dar, da Aluminium sofort mit Luft reagiert und eine Aluminiumoxidschicht bildet, die weitere Reaktionen verhindert. Seit Jahren versuchen Forscher, effiziente und kosteng\u00fcnstige Wege zu finden, um die Reaktivit\u00e4t von […]<\/p>\n","protected":false},"author":59,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_seopress_robots_primary_cat":"none","nova_meta_subtitle":"\"Wir brauchen keine Energiezufuhr, und es sprudelt Wasserstoff wie verr\u00fcckt. So etwas habe ich noch nie gesehen\"","footnotes":""},"categories":[5572],"tags":[10608,12531,13255],"supplier":[5043],"class_list":["post-105819","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-bio-based","tag-biooekonomie","tag-katalyse","tag-wasserstoff","supplier-university-of-california-santa-cruz"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/105819","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/users\/59"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=105819"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/105819\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=105819"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=105819"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=105819"},{"taxonomy":"supplier","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/supplier?post=105819"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}