Kat ohne seltene Metalle

Forscher am RIKEN Center for Sustainable Resource Science haben unter der Leitung von Ryuhei Nakamura haben einen Katalysator entwickelt, der fast ebenso effektiv ist wie ein teurer auf Iridium- oder gar Platinbasis. Darüber hinaus erwies er sich als äußerst korrosionsbeständig.

Nakamura und sein Team haben sich auf Mangan- und Kobaltverbindungen konzentriert - Metalle, die auf der Erde weitaus häufiger zu finden sind als die jetzt genutzten Katalysatormaterialien. Kobaltoxide arbeiten zwar höchst effektiv, halten in der sauren Umgebung eines Elektrolyseurs aber nicht lange durch. Anders Manganoxid, dem Säure wenig ausmacht, doch dessen Katalyseleistung zu gering ist.

Die Kombination beider Materialien könnte die Lösung sein, glauben die Forscher. Doch anfangs waren sie enttäuscht. Die Widerstandskraft des Kobalts war schnell dahin. Bis sie auf die Idee kamen, das Mangan in ein sogenanntes Spinellgitter zu packen, eine besondere Kristallform. Das entstehende Kobalt-Mangan-Oxid erwies sich nicht nur als äußerst haltbar, es katalysierte die Wasserspaltung auch mit hoher Effizienz. Der neue Kat funktionierte zwei Monate lang bei einer Stromdichte von 200 Milliampere pro Quadratzentimeter, wie sie in industriellen Elektrolyseuren üblich sind. Normalerweise halten Katalysatoren bei dieser Anwendung nur Tage, allenfalls wenige Wochen durch.

'Wir glauben, dass dies ein großer Schritt in Richtung einer Wasserstoffwirtschaft ist', sagt der zum Team gehörende Ailong Li. Er erwartet, dass die Kosten für die Produktion des umweltverträglichen Gases ebenso sinkt wie bei Solarzellen und Windgeneratoren. Der nächste Schritt bestehe darin, Wege zu finden, um die Lebensdauer des neuen Katalysators noch weiter zu verlängern und seine Aktivität zu erhöhen. 'Es gibt immer Verbesserungsmöglichkeiten', meint Nakamura abschließend.

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