{"id":129687,"date":"2023-07-31T07:11:00","date_gmt":"2023-07-31T05:11:00","guid":{"rendered":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/?p=129687"},"modified":"2023-07-25T11:05:19","modified_gmt":"2023-07-25T09:05:19","slug":"chemiker-recyceln-krabbenabfalle-als-katalysator-fur-die-wasserstofferzeugung","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/chemiker-recyceln-krabbenabfalle-als-katalysator-fur-die-wasserstofferzeugung\/","title":{"rendered":"Chemiker recyceln Krabbenabf\u00e4lle als Katalysator f\u00fcr die Wasserstofferzeugung"},"content":{"rendered":"\n\n\n

Seit 2020 arbeitet die Gruppe Heterogene Katalyse & Nachhaltige Chemie am Van-‘t-Hoff-Institut f\u00fcr Molekularwissenschaften der UvA daran, Alkalimetallborhydridsalze als zuk\u00fcnftige Wasserstofftr\u00e4ger zu nutzen. Diese festen Salze k\u00f6nnen unter Umgebungsbedingungen sicher an der Luft gelagert werden und geben nur bei der Reaktion mit Wasser Wasserstoffgas ab. Die Kontrolle der Wasserstofffreisetzung und damit die Vermeidung von Durchbruchsreaktionen ist jedoch eine Herausforderung. Eine L\u00f6sung besteht darin, die L\u00f6sung mit einer Base zu stabilisieren und die Wasserstofffreisetzung mit Hilfe eines Katalysators zu kontrollieren. Das UvA-Team unter der Leitung von Prof. Gadi Rothenberg entwickelt solche Katalysatoren<\/a> in Zusammenarbeit mit dem \u00f6sterreichischen Kompetenzzentrum f\u00fcr Tribologie (AC2T) und dem Unternehmen Electriq Global.<\/p>\n\n\n\n

Wasserstoff zerst\u00f6rt Katalysatorteilchen<\/h3>\n\n\n\n

Potenzielle Katalysatoren zu finden ist einfach, sie aber so lange zu betreiben, dass sie kommerziell nutzbar sind, ist es nicht. Die Kombination aus hohem Reaktions-pH-Wert und einer kontinuierlichen Freisetzung von Wasserstoffblasen zerst\u00f6rt herk\u00f6mmliche Katalysatoren innerhalb weniger Tage. So gelang es dem Team, hochaktive und selektive kobalthaltige Katalysatorpartikel zu entwickeln. Die hohe Aktivit\u00e4t f\u00fchrt jedoch zu gro\u00dfen Mengen an Wasserstoff, die die Partikel schnell zerst\u00f6ren.<\/p>\n\n\n\n

Der Durchbruch gelang bei einem so genannten Freitagnachmittagsexperiment, bei dem der MSc-Student Jeffrey Jonk und die Doktorandin Fran Pope versuchten, Kobaltpartikel in Chitosankugeln einzukapseln. Chitosan ist ein nat\u00fcrliches Polymer, das aus Chitin, dem Hauptbestandteil von Insektenpanzern und Krustentierschalen, hergestellt werden kann. Es handelt sich um ein biologisch abbaubares, biokompatibles Material, das in gro\u00dfem Umfang im Tonnenma\u00dfstab erh\u00e4ltlich ist und haupts\u00e4chlich aus Garnelen- und Krabbenschalenabf\u00e4llen hergestellt wird.<\/p>\n\n\n\n

Durch die wiederkehrenden Aminogruppen im Chitosan-Grundger\u00fcst ist es in w\u00e4ssrigen sauren L\u00f6sungen gut l\u00f6slich, in basischen L\u00f6sungen jedoch nur schwer. Chitosankugeln lassen sich daher relativ einfach herstellen, indem man das fl\u00fcssige Chitosan in eine basische L\u00f6sung tropft. Eine entscheidende Eigenschaft der Chitosan-K\u00fcgelchen ist ihre Flexibilit\u00e4t, die es ihnen erm\u00f6glicht, sich bei der Erzeugung von Wasserstoff auszudehnen. So k\u00f6nnen sie die Wasserstoffblasen “ausatmen”, ohne zu zerbrechen. Und da sie bei hohem pH-Wert hergestellt werden, stellt die Basizit\u00e4t der Borhydridl\u00f6sung kein Problem dar.<\/p>\n\n\n\n

Praktisches Potenzial f\u00fcr Katalysatoren auf Chitosanbasis<\/h3>\n\n\n\n

Das Team testete die neuen Katalysatoren im Batch- und im kontinuierlichen Modus und \u00fcberwachte die Reaktionen durch Messung des erzeugten Wasserstoffflusses. Einige wenige mm gro\u00dfe Kugeln, die mit 7% Kobalt beladen waren, reichten aus, um in einem kontinuierlichen Reaktor zwei Tage lang 40 ml Wasserstoff pro Minute zu erzeugen, was das reale Potenzial dieses neuen Katalysators zeigt.<\/p>\n\n\n\n

Laut Rothenberg unterstreicht die Arbeit die Bedeutung der Katalysatorstabilit\u00e4t als Forschungsschwerpunkt. “Viele Arbeiten konzentrieren sich auf Aktivit\u00e4t und Selektivit\u00e4t, weil sich die Fachzeitschriften auf die Ver\u00f6ffentlichung spektakul\u00e4rer Ergebnisse konzentriert haben”, sagt er. “Wenn man sich jedoch die chemische Industrie ansieht, wird keiner dieser “spektakul\u00e4ren” Katalysatoren in der Praxis verwendet. Der Grund daf\u00fcr ist, dass eine erfolgreiche Reaktion, die ein paar Stunden oder sogar ein paar Tage l\u00e4uft, f\u00fcr gro\u00df angelegte Prozesse nichts bedeutet. Ein echter Katalysator muss \u00fcber Monate und Jahre hinweg funktionieren, um wirtschaftlich rentabel zu sein. So weit sind wir noch nicht.”<\/p>\n\n\n\n

Wasserstoff mag der Energietr\u00e4ger der Zukunft sein, aber er bringt eine Reihe von Herausforderungen mit sich. Wenn er als komprimiertes Gas oder in fl\u00fcssiger Form gespeichert wird, ist molekularer Wasserstoff, H2<\/sub>, sehr energieintensiv. Dies ist bei einigen Anwendungen ein Vorteil, bei anderen jedoch ein Sicherheitsproblem. F\u00fcr die mittelfristige Speicherung und Freisetzung in mobilen Anlagen wie Kr\u00e4nen, Schiffen und Generatoren sind andere Formen der Wasserstoffspeicherung vorzuziehen. Es gibt viele Formen von Wasserstofftr\u00e4gern. Beispiele f\u00fcr eine hohe Wasserstoffspeicherkapazit\u00e4t sind Ammoniak, Methanol, Ameisens\u00e4ure und andere. Jeder hat seine Vor- und Nachteile. Methanol hat eine hohe Kapazit\u00e4t (12,5 Gew.-%), aber die Dehydrierung erfordert hohe Temperaturen und kann auch CO2<\/sub>\u00a0freisetzen. Ammoniak kann die erzeugten H2<\/sub>-Str\u00f6me verunreinigen und ist unter Umgebungsbedingungen selbst ein giftiges Gas. Als Alternative k\u00f6nnen Alkaliborhydride eine sichere Quelle f\u00fcr\u00a0<\/sub>Wasserstoff darstellen, indem sie ihn chemisch als festes Salz binden. Durch eine Reaktion mit Wasser wird der Wasserstoff freigesetzt, und das entstehende Metaboratsalz-Nebenprodukt kann wiederaufbereitet und f\u00fcr die Wasserstoffspeicherung verwendet werden.<\/p>\n\n\n\n

ORIGINALVER\u00d6FFENTLICHUNG<\/h3>\n\n\n\n

Frances Pope et al.; From shrimp balls to hydrogen bubbles: borohydride hydrolysis catalysed by flexible cobalt chitosan spheres; Green Chemistry; 2023<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Seit 2020 arbeitet die Gruppe Heterogene Katalyse & Nachhaltige Chemie am Van-‘t-Hoff-Institut f\u00fcr Molekularwissenschaften der UvA daran, Alkalimetallborhydridsalze als zuk\u00fcnftige Wasserstofftr\u00e4ger zu nutzen. Diese festen Salze k\u00f6nnen unter Umgebungsbedingungen sicher an der Luft gelagert werden und geben nur bei der Reaktion mit Wasser Wasserstoffgas ab. Die Kontrolle der Wasserstofffreisetzung und damit die Vermeidung von Durchbruchsreaktionen […]<\/p>\n","protected":false},"author":105,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_seopress_robots_primary_cat":"none","nova_meta_subtitle":"Durchbruch gelang bei einem sogenannten Freitagnachmittagsexperiment","footnotes":""},"categories":[5572,17143],"tags":[16988,10608,15124,21910,11841,13255],"supplier":[9018,22481,22482],"class_list":["post-129687","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-bio-based","category-recycling","tag-bioabfall","tag-biooekonomie","tag-katalysator","tag-krabbe","tag-kreislaufwirtschaft","tag-wasserstoff","supplier-green-chemistry-journal","supplier-university-of-amsterdam-uva","supplier-uvas-van-t-hoff-institute-for-molecular-sciences"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/129687","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\/105"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=129687"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/129687\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=129687"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=129687"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=129687"},{"taxonomy":"supplier","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/supplier?post=129687"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}