{"id":160296,"date":"2025-03-20T07:05:00","date_gmt":"2025-03-20T06:05:00","guid":{"rendered":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/?p=160296"},"modified":"2025-03-18T15:53:57","modified_gmt":"2025-03-18T14:53:57","slug":"einsatz-von-batterien-zur-herstellung-von-wasserstoffperoxid-aus-der-luft-fur-industrielle-anwendungen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/einsatz-von-batterien-zur-herstellung-von-wasserstoffperoxid-aus-der-luft-fur-industrielle-anwendungen\/","title":{"rendered":"Einsatz von Batterien zur Herstellung von Wasserstoffperoxid aus der Luft f\u00fcr industrielle Anwendungen"},"content":{"rendered":"\n\n\n

Wasserstoffperoxid<\/a>\u00a0(H2<\/sub>O2<\/sub>) wird u. a. als Bleichmittel, Desinfektionsmittel und Oxidationsmittel eingesetzt. Die industrielle Produktion von H2<\/sub>O2<\/sub>\u00a0ist jedoch teuer und verbraucht viel Energie, da bei der Herstellung seltene und wertvolle Metallkatalysatoren verwendet werden. Forscher am Indian Institute of Science (IISc) haben eine alternative Produktionsstrategie f\u00fcr H2<\/sub>O2<\/sub>\u00a0vor Ort entwickelt, die auch industrielle Schadstoffe wie giftige Farbstoffe abbauen kann.<\/strong><\/p>\n\n\n

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Schematische Darstellung der Funktionsweise einer Zn-Luft-Batterie und des Farbstoffabbaus \u00a9 Indian Institute of Science, Bengaluru<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n

Die Wissenschaftler haben eine Zink-Luft-Batterie eingesetzt, in der durch Sauerstoffreduktion H2<\/sub>O2<\/sub> erzeugt wird. “Zink ist ein reichlich vorhandenes und historisch verwendetes Element … es ist in Indien sehr billig und reichlich vorhanden”, sagt Aninda J Bhattacharyya, Professor am Interdisziplin\u00e4ren Zentrum f\u00fcr Energieforschung (ICER) und der Abteilung f\u00fcr Festk\u00f6rper- und Strukturchemie (SSCU) und korrespondierender Autor der in Small Methods<\/em> ver\u00f6ffentlichten Studie.<\/p>\n\n\n\n

Eine Metall-Luft-Batterie hat ein Metall wie Zink als Anode (negative Elektrode) und Umgebungsluft als Kathode (positive Elektrode). Wenn sich die Batterie entl\u00e4dt – also Energie freisetzt – wird der Sauerstoff aus der Umgebungsluft an der Kathode reduziert, wobei H2<\/sub>O2<\/sub>\u00a0entsteht.<\/p>\n\n\n\n

Die elektrochemische Reduktion von Sauerstoff erfolgt auf zwei Wegen, von denen einer zur Bildung von H2<\/sub>O2<\/sub> f\u00fchrt. “Die Strategie besteht hier darin, das Ausma\u00df der Sauerstoffreduktionsreaktion zu kontrollieren. Wenn man sie nicht in gewissem Ma\u00dfe kontrolliert, wird sie einfach zu Wasser”, erkl\u00e4rt Bhattacharyya.<\/p>\n\n\n\n

Diese Kontrolle l\u00e4sst sich mit speziellen Katalysatoren erreichen. “Wir verwenden einen metallfreien Katalysator auf Kohlenstoffbasis”, sagt Asutosh Behera, Erstautor und Doktorand an der SSCU. Diese preiswerten Katalysatoren treiben die Reaktion normalerweise auf dem Weg der Wasserbildung voran, wobei die Selektivit\u00e4t gegen\u00fcber H2<\/sub>O2<\/sub> geringer ist. Werden jedoch bestimmte chemische Modifikationen an diesen Katalysatoren vorgenommen, wie z. B. das Hinzuf\u00fcgen von funktionellen Sauerstoffgruppen, so wird die Selektivit\u00e4t der Reaktion auf die Bildung von H2<\/sub>O2<\/sub> ausgerichtet.<\/p>\n\n\n\n

Bhattacharyya erkl\u00e4rt, dass die Verwendung einer Batterie zur direkten Herstellung von H2<\/sub>O2<\/sub> ein neuartiger Ansatz ist. “Man muss keine anderen Dinge tun. Man hat eine Batterie und l\u00e4sst sie laufen. Wir haben die Spannung so gedrosselt, dass sie nur noch H2<\/sub>O2<\/sub> produziert”.<\/p>\n\n\n\n

Ein weiterer Vorteil des Einsatzes von Batterien ist, dass sie zus\u00e4tzlich zu den chemischen Reaktionen auch elektrische Energie erzeugen oder speichern. “Wir produzieren also nicht nur H2O2, sondern speichern auch Energie, da die Reaktion innerhalb der Zelle stattfindet”, f\u00fcgt Bhattacharyya hinzu.<\/p>\n\n\n\n

Das erzeugte H2<\/sub>O2<\/sub> muss nachgewiesen werden, da es farblos ist. Dies kann durch die Zugabe eines Farbstoffs geschehen, eines giftigen Schadstoffs, der in der Textilindustrie hergestellt wird. Wenn H2<\/sub>O2 <\/sub>erzeugt wird, reagiert es mit dem Farbstoff, baut ihn ab und ver\u00e4ndert seine Farbe. “Das erzeugte H2<\/sub>O2 <\/sub>zerf\u00e4llt weiter in verschiedene Radikale (wie Hydroxid und Superoxid) – hochreaktive organische Spezies -, die schlie\u00dflich den Textilfarbstoff abbauen”, erkl\u00e4rt Behera. Dieser Abbau tr\u00e4gt dazu bei, die Effizienz der H2<\/sub>O2<\/sub>-Produktion zu erh\u00f6hen und den giftigen Farbstoff zu beseitigen.<\/p>\n\n\n\n

“Es gibt einige grundlegende Herausforderungen, die \u00fcberwunden werden m\u00fcssen”, stellt Bhattacharyya fest. Eine Metall-Luft-Batterie besteht zum Beispiel aus drei Phasen – fest (Zink), fl\u00fcssig (Elektrolyt) und gasf\u00f6rmig (Luft). Das macht ihre Handhabung schwieriger als bei den meisten Batterien mit nur zwei Phasen.<\/p>\n\n\n\n

Trotz dieser Herausforderungen sind die Forscher davon \u00fcberzeugt, dass die Strategie skalierbar ist und auch andere Anwendungen, wie die Stromerzeugung an abgelegenen Orten, m\u00f6glich sind. “Diese Methode ist sehr nachhaltig, kosteng\u00fcnstig und sehr energieeffizient”, sagt Bhattacharyya.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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