{"id":97791,"date":"2021-10-01T07:26:00","date_gmt":"2021-10-01T05:26:00","guid":{"rendered":"http:\/\/rss.nova-institut.net\/public.php?url=https%3A%2F%2Fwww.chemie.de%2Fnews%2F1172680%2Ffuer-eine-kostenguenstigere-wasserstoff-produktion.html%3FWT.mc_id%3Dca0065"},"modified":"2021-09-28T11:36:46","modified_gmt":"2021-09-28T09:36:46","slug":"fur-eine-kostengunstigere-wasserstoff-produktion","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/fur-eine-kostengunstigere-wasserstoff-produktion\/","title":{"rendered":"F\u00fcr eine kosteng\u00fcnstigere Wasserstoff-Produktion"},"content":{"rendered":"\n\n\n
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\u00a9 Wiley-VCH
<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Die mit Strom aus erneuerbaren Energiequellen angetriebene elektrolytische Wasserstoff-Erzeugung wird als ein umweltfreundlicher Weg zur Linderung der globalen Klima- und Energieproblematik angesehen. In der Zeitschrift Angewandte Chemie<\/em> stellt ein Forschungsteam jetzt ein neuartiges kosteng\u00fcnstiges Elektrodenmaterial vor, das eine hocheffiziente, energiesparende Wasserstoff-Produktion in Aussicht stellt: por\u00f6se phosphorisierte CoNi2<\/sub>S4<\/sub>-Dotter\/Schale-Nanokugeln.<\/p>\n\n\n\n

Leider verlaufen beide Teilreaktion der Wasserelektrolyse \u2013 Wasserstoff- und Sauerstoff-Bildung \u2013 nur langsam und ben\u00f6tigen viel Strom. Katalytisch wirksame Elektroden, vor allem auf der Basis von Edelmetallen, k\u00f6nnen die elektrochemischen Prozesse beschleunigen und ihre Energieeffizienz verbessern. Einer Anwendung im gro\u00dfen Ma\u00dfstab stehen jedoch die erheblichen Kosten, begrenzten Ressourcen und mangelnde Stabilit\u00e4t im Weg. Alternativen auf Basis h\u00e4ufig vorkommender, kosteng\u00fcnstiger Metalle funktionieren dagegen meist nicht zufriedenstellend f\u00fcr beide Teilreaktionen.<\/p>\n\n\n\n

Das Team um Shuyan Gao (Henan Normal University, China) und Xiong Wen (David) Lou (Nanyang Technological University, Singapur) hat jetzt ein neuartiges kosteng\u00fcnstiges multifunktionales Elektrodenmaterial auf Basis von Kobalt (Co) und Nickel (Ni) f\u00fcr eine effiziente elektrokatalytische Wasserstoff-Produktion entwickelt. Zur Herstellung werden Nanok\u00fcgelchen aus Kobalt-Nickel-Glycerat einer kombinierten hydrothermischen Sulfidierung und einer Gasphasen-Phosphorisierung unterzogen. Dabei entstehen sogenannte Dotter\/Schale-Nanopartikel aus Phosphor-dotiertem Kobalt-Nickel-Sulfid (P-CoNi2<\/sub>S4<\/sub>). Es handelt sich dabei um winzige K\u00fcgelchen mit einem kompakten Kern und einer por\u00f6sen H\u00fclle, zwischen denen sich ein Leerraum befindet \u2013 \u00e4hnlich einem Ei, dessen Dotter von Eiwei\u00df umh\u00fcllt ist und daher die Schale nicht ber\u00fchrt.<\/p>\n\n\n\n

Die Phosphor-Dotierung erh\u00f6ht den Anteil an Ni3+<\/sup> gegen\u00fcber Ni2+<\/sup> in den hohlen Partikeln und sorgt f\u00fcr einen schnelleren Ladungstransfer, die elektrokatalytischen Reaktionen laufen rascher ab. Das Material kann sowohl als Anode als auch als Kathode eingesetzt werden und zeigt eine hohe Aktivit\u00e4t und Best\u00e4ndigkeit bei der Wasserstoff- und Sauerstofferzeugung der Wasserelektrolyse.<\/p>\n\n\n\n

Um die Gesamtspannung der Elektrolyse-Zelle zu senken, wird au\u00dferdem nach hybriden Elektrolyse-Konzepten gesucht. So k\u00f6nnte die Wasserstoff-erzeugende Reaktion statt an die Sauerstoff-Erzeugung an die Oxidation von Harnstoff gekoppelt werden, die deutlich weniger Energie ben\u00f6tigt. Als Harnstoff-Quelle k\u00f6nnten Abw\u00e4sser industrieller Synthesen und Sanit\u00e4rabw\u00e4sser dienen. Auch f\u00fcr diese Teilreaktion sind die neuen Nanopartikel sehr gut geeignet.<\/p>\n\n\n\n

Sowohl f\u00fcr die Elektrolyse von Wasser als auch von Harnstoff ben\u00f6tigen sie nur eine vergleichsweise geringe Zellspannung (1,544 V bzw. 1,402 V bei 10 mA cm\u20132<\/sup>\u00a0\u00fcber 100 Stunden). Damit sind die neuen bimetallischen Dotter\/Schale-Partikel den meisten bekannten Nickel-Sulfid- und sogar Edelmetall-basierten Elektrokatalysatoren \u00fcberlegen und stellen einen interessanten Ansatz f\u00fcr die elektrochemische Wasserstoff-Produktion, aber auch f\u00fcr die Behandlung Harnstoff-haltiger Abw\u00e4sser dar.<\/p>\n\n\n\n

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Originalver\u00f6ffentlichung<\/strong><\/h3>\n\n\n\n