Neue Analysemethode für Nanopartikel entwickelt

Würfel effizienter als Kugeln

Eine neue Studie der Gruppe um Prof. Dr. Kristina Tschulik, Leiterin des Lehrstuhls für Elektrochemie und nanoskalige Materialien an der Ruhr-Universität Bochum, konnte belegen, dass würfelförmige Nanopartikel effizienter sind als kugelförmige. Diese experimentelle Erkenntnis der Bochumer Gruppe konnte im Rahmen des Sonderforschungbereichs/Transregios 247 von den Kooperationspartner:innen um CENIDE-Mitglied Prof. Dr. Rossitza Pentcheva von der Universität Duisburg-Essen bestätigt werden. Dies könnte den Weg für die Entwicklung effizienterer und kostengünstigerer Katalysatoren für die grüne Wasserstoffproduktion ebnen.

Kristina Tschulik (links) und Hatem Amin befassen sich mit der Untersuchung von Nanopartikel als Katalysatoren für grünen Wasserstoff.

© RUB, Marquard

Derzeit ist der Wasserspaltungsprozess durch den Mangel an leistungsfähigen, langlebigen und kostengünstigen Katalysatoren eingeschränkt. Die meisten aktiven Elektrokatalysatoren basieren auf teuren Edelmetallen wie Iridium, Ruthenium oder Platin. Die Forscher untersuchen Katalysatoren in Form von unedlen Metalloxid-Nanopartikeln, die eine Million Mal kleiner sind als ein menschliches Haar. Diese Nanopartikel variieren in Form, Größe und chemischer Zusammensetzung.

Die Forschergruppe hat eine Methode entwickelt, mit der einzelne Partikel direkt in Lösung analysiert werden können. Dadurch können sie die Aktivität verschiedener Nanomaterialien vergleichen und so den Einfluss von Partikeleigenschaften wie Form und Zusammensetzung auf die Wasserspaltung verstehen. Ihre Ergebnisse zeigen, dass Kobaltoxidpartikel in Form von einzelnen Würfeln aktiver sind als Kugeln, welche mehrere Facetten aufweisen. „Die Erkenntnisse über die Beziehung zwischen Partikelform und Aktivität legen die Basis für das wissensbasierte Design geeigneter Katalysatormaterialien und damit für die Transformation unserer fossilen Energie- und Chemieindustrie hin zu einer Kreislaufwirtschaft auf Basis erneuerbarer Energieträger und hochaktiver, langlebiger Katalysatoren“, sagt Kristina Tschulik, Leiterin des Lehrstuhls für Elektrochemie und nanoskalige Materialien an der Ruhr-Universität Bochum.

Die Arbeiten wurden von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert.

Weitere Informationen:

Prof. Dr. Rossitza Pentcheva, Theoretische Physik, Tel. 0203 379 2238, rossitza.pentcheva@uni-due.de

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