![\"CO2\u00a0ist](\"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/media\/2025\/02\/CO2_Hauptverursacher_Elektrokatalyse_Katalysator.jpg\")
Alternative und nachhaltige Energiegewinnung<\/h3>\n\n\n\n
CO2<\/sub>\u00a0ist der Hauptverursacher der globalen Erw\u00e4rmung. Obwohl CO2<\/sub>\u00a0in n\u00fctzliche Produkte umgewandelt werden kann, sind herk\u00f6mmliche thermische Verfahren meist auf Wasserstoff angewiesen, der aus fossilen Brennstoffen gewonnen wird. Daher ist es wichtig, alternative Methoden wie die Elektrokatalyse zu entwickeln, die nachhaltige Energiequellen wie\u00a0Photovoltaic und Windkraft sowie die reichliche Verf\u00fcgbarkeit von Wasser als Wasserstoffquelle nutzen.<\/p>\n\n\n\n Bei der Elektrokatalyse werden durch Anlegen einer elektrischen Spannung an den\u00a0Katalylator Elektronen durch das Material geleitet, die mit CO2<\/sub>\u00a0und Wasser zu wertvollen Verbindungen reagieren. Ein solches Produkt, Formiat, wird h\u00e4ufig in der chemischen Synthese von Polymeren, Arzneimitteln, Klebstoffen und weitere verwendet. Um eine verbesserte Effizienz zu erreichen, muss dieser Prozess bei niedrigem Potenzial betrieben werden und gleichzeitig eine hohe Stromdichte und Selektivit\u00e4t aufweisen, um eine effektive Nutzung der Elektronen zur Umwandlung von CO2<\/sub>\u00a0in die gew\u00fcnschten Produkte zu gew\u00e4hrleisten.<\/p>\n\n\n\n Dr. Madasamy Thangamuthu, ein Forschungsstipendiat an der Universit\u00e4t Nottingham, leitete das Forschungsteam: \u201eEin erfolgreicher Elektrokatalysator muss sich stark an das CO2<\/sub>-Molek\u00fcl binden und effizient Elektronen einspeisen, um dessen chemische Bindungen aufzubrechen. Wir haben eine neuartige Kohlenstoffelektrode entwickelt, die graphitierte Nanofasern mit einer nanoskaligen Textur enth\u00e4lt, die gekr\u00fcmmte Oberfl\u00e4chen und stufenf\u00f6rmige Kanten aufweist, um die Wechselwirkung mit den Zinnpartikeln zu verbessern.\u201c<\/p>\n\n\n\n Tom Burwell, wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Universit\u00e4t Nottingham, f\u00fchrte die Arbeiten w\u00e4hrend seines Studiums am Zentrum f\u00fcr Doctoral Training in Sustainable Chemistry durch. Er entwickelte den Ansatz und f\u00fchrte die Experimente durch und erkl\u00e4rt: \u201eWir k\u00f6nnen die Leistung des Katalysators beurteilen, indem wir den elektrischen Strom messen, der von den reagierenden CO2<\/sub>-Molek\u00fclen verbraucht wird. Normalerweise bauen Katalysatoren im Laufe ihrer Nutzung ab, was zu einer verminderten Aktivit\u00e4t f\u00fchrt. \u00dcberraschenderweise konnten wir beobachten, dass der durch Zinn auf nanotexturiertem Kohlenstoff flie\u00dfende Strom \u00fcber 48 Stunden hinweg kontinuierlich anstieg. Die Analyse der Reaktionsprodukte best\u00e4tigte, dass fast alle Elektronen f\u00fcr die Reduktion von CO2<\/sub> zu Formiat genutzt wurden, was die Produktivit\u00e4t um den Faktor 3,6 steigerte, w\u00e4hrend die Selektivit\u00e4t bei nahezu 100 Prozent blieb.\u201c<\/p>\n\n\n\n Die Forscher f\u00fchren diese Selbstoptimierung darauf zur\u00fcck, dass die Zinnmikropartikel w\u00e4hrend der CO2<\/sub>-Reduktionsreaktion in Nanopartikel mit einer Gr\u00f6\u00dfe von nur 3 nm zerfallen. Tom Burwell erl\u00e4uterte: \u201eMit Hilfe der Elektronenmikroskopie haben wir festgestellt, dass kleinere Zinnpartikel einen besseren Kontakt mit dem nanotexturierten Kohlenstoff der Elektrode herstellen, was den Elektronentransport verbessert und die Anzahl der aktiven Zinnzentren fast verzehnfacht.\u201c<\/p>\n\n\n\n Dieses transformative Verhalten unterscheidet sich deutlich von fr\u00fcheren Studien, in denen strukturelle Ver\u00e4nderungen in Katalysatoren oft als nachteilig angesehen wurden. In dem vom Nottinghamer Team entwickelten Katalysator erm\u00f6glicht der sorgf\u00e4ltig konstruierte Tr\u00e4ger eine dynamische Anpassung des Zinns und eine verbesserte Leistung.<\/p>\n\n\n\n \u201eCO2<\/sub> ist nicht nur ein bekanntes Treibhausgas, sondern auch ein wertvolles Ausgangsmaterial f\u00fcr die Herstellung von Chemikalien. Daher ist die Entwicklung neuer Katalysatoren aus erdverbundenen Materialien wie Kohlenstoff und Zinn von entscheidender Bedeutung f\u00fcr eine nachhaltige CO2<\/sub>-Umwandlung und das Erreichen des britischen Netto-Null-Emissionsziels. Unsere Katalysatoren m\u00fcssen auch \u00fcber einen l\u00e4ngeren Zeitraum hinweg aktiv bleiben, um ein optimales Preis-Leistungs-Verh\u00e4ltnis zu gew\u00e4hrleisten\u201c, so Professor Andrei Khlobystov von der Fakult\u00e4t f\u00fcr Chemie.<\/p>\n\n\n\n Diese Entdeckung ist ein wichtiger Schritt zum Verst\u00e4ndnis des Designs von Tr\u00e4gern f\u00fcr die Elektrokatalyse. Durch die pr\u00e4zise Kontrolle der Wechselwirkung zwischen Katalysatoren und ihren Tr\u00e4gern auf der Nanometerskala hat das Team die Grundlage f\u00fcr hochselektive und stabile Katalysatoren zur Umwandlung von CO2<\/sub> in wertvolle Produkte geschaffen.<\/p>\n\n\n\n Finanziert wird die Arbeit im Rahmen des EPSRC-Programms \u201eMetal atoms on surfaces and interfaces (MASI) for sustainable future\u201c, das die Entwicklung von Katalysatormaterialien f\u00fcr die Umwandlung von drei Schl\u00fcsselmolek\u00fclen \u2013 Kohlendioxid, Wasserstoff und <\/p>\n\n\n\n \u2013 zum Ziel hat, die f\u00fcr Wirtschaft und Umwelt von entscheidender Bedeutung sind. MASI-Katalysatoren werden auf atomar effiziente Weise hergestellt, um eine nachhaltige Nutzung chemischer Elemente zu gew\u00e4hrleisten, ohne die Vorr\u00e4te an seltenen Elementen zu ersch\u00f6pfen, und um die meisten auf der Erde reichlich vorhandenen Elemente wie Kohlenstoff und unedle Metalle zu verwenden.<\/p>\n\n\n\n Die Universit\u00e4t Nottingham setzt sich f\u00fcr die F\u00f6rderung gr\u00fcner und nachhaltiger Technologien ein. Vor kurzem wurde in den East Midlands der Zero Carbon Cluster ins Leben gerufen, um die Entwicklung und Einf\u00fchrung von Neuheiten in umweltfreundlichen Industrien und fortschrittlicher Fertigung zu beschleunigen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Ein Team der University of Nottingham’s School of Chemistry und der University of Birmingham hat gemeinsam einen Katalysator entwickelt, der aus Zinn-Mikropartikeln besteht, die von einer nanotexturierten Kohlenstoffstruktur getragen werden. 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Stabile Katalysatoren zur Umwandlung von CO2<\/sub><\/h3>\n\n\n\n