(Ps. Palatinus/Unsplash) Die emissionsfreie Option des Wasserstoffbrennstoffs verspricht viel, unsere Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu verringern – wenn wir nur einen Weg finden könnten, ihn kostengünstig und ohne wahnsinnigen Energieaufwand herzustellen. Jetzt haben Wissenschaftler einen Weg gefunden, Wasserstoff mithilfe von Rost und einer Lichtquelle effizient herzustellen.
Für den Aufbau werden nur wenige Grundzutaten benötigt – Licht aus einer Quecksilber-Xenon-Lampe, eine Lösung aus Wasser und Methanol und eine bestimmte Art von Rost (oder Eisenoxid) genannt α-FeOOH . In einer neuen Studie haben Forscher dargelegt, wie diese Methode 25-mal mehr Wasserstoff liefert als bestehende Techniken, die Titandioxid-Katalysatoren verwenden.
Eine der größten Herausforderungen bei der Herstellung von Wasserstoffkraftstoffen besteht darin, Wasserstoffatome von anderen Molekülen zu trennen und sie so zu halten, ohne dass das Ganze explodiert.
Bei der neuen Methode schien durch den Austausch von Titan gegen Rost die erneute Kopplung des erzeugten Wasserstoffgases mit Sauerstoff verhindert zu werden, was die Trennung der Elemente erleichterte und gleichzeitig die Explosionsgefahr verringerte.
Diese Entflammbarkeit ist einer der Gründe dafür, dass sich Wasserstoffkraftstoff noch nicht durchgesetzt hat. Der andere Grund ist, dass die Abtrennung des Wasserstoffs (von Wasser, Methan oder Ähnlichem) in der Regel viel mehr Energie erfordert, als praktisch realisierbar ist.
„Wir waren wirklich überrascht über die Erzeugung von Wasserstoff mit diesem Katalysator, da die meisten Eisenoxide bekanntermaßen nicht zu Wasserstoff reduziert werden können“, sagt der Materialwissenschaftler Ken-ichi Katsuma , von der Tokyo University of Science in Japan.
„Anschließend suchten wir nach den Bedingungen für die Aktivierung von α-FeOOH und fanden heraus, dass Sauerstoff ein unverzichtbarer Faktor war. Das war die zweite Überraschung, denn viele Studien zeigten, dass Sauerstoff die Wasserstoffproduktion unterdrückt, indem er die angeregten Elektronen einfängt.“
Diese Art von Rost ist nicht nur häufiger (und daher billiger) als andere Metalle, die als Katalysatoren für die Wasserstofferzeugung verwendet werden, sondern scheint auch sehr stabil zu sein – die Forscher berichten, dass sie ihre Laborexperimente erstaunlich lange erfolgreich durchführen konnten 400 Stunden.
Wenn man bedenkt, dass die Wasserstoffquelle in diesem Fall einfacher organischer Abfall ist, könnte der neue Ansatz möglicherweise einen großen Unterschied in den Energiesystemen bewirken – ein Wasserstoffproduktionsprozess, der mit weniger mehr erreicht.
Ob in einem Automotor oder Kraftwerk, das einzige Nebenprodukt von Wasserstoff ist Wasser. Es ist dieses Versprechen einer revolutionären Kraftstoffquelle, das viele Wissenschaftler beschäftigt Hart Arbeiten bei der Erzeugung von Wasserstoff unter Nutzung reichlich vorhandener Ressourcen wie Wasser und Sonnenlicht.
Wir haben gesehen mehrere Katalysatoren In den letzten Jahren wurde es erfolgreich getestet und bietet Experten eine Reihe von Möglichkeiten zur Erkundung, aber die Herausforderung, etwas zu bekommen, das kommerziell sinnvoll ist, muss noch gemeistert werden.
Diese neueste Studie beschreibt einen bedeutenden Fortschritt, aber es wird noch viel mehr Forschung erforderlich sein, bevor wir unsere Autos mit Wasserstoff antreiben können. Als nächstes möchte das Team unter anderem untersuchen, warum Sauerstoff für den Produktionsprozess so wichtig ist (als er aus dem Katalysator entfernt wurde, schlugen die Experimente fehl).
„Die spezifische Funktion des Sauerstoffs bei der Aktivierung von lichtinduziertem α-FeOOH ist noch nicht geklärt.“ sagt Katsumata . „Daher ist die Erforschung des Mechanismus die nächste Herausforderung.“
Die Forschung wurde veröffentlicht in Chemie – Eine europäische Zeitschrift .