Hightech-Kat aus zerknitterter Nanofolie hergestellt

Merced (pte015/20.10.2017/11:30) - Mit einer zerknitterten, nur wenige Nanometer dicken Folie wollen Forscher der University of California http://universityofcalifornia.edu den Start des Wasserstoffzeitalters beschleunigen. Vincent Tung und seine Kollegen gehen von zweidimensionalem Molybdän-Disulfid aus. Zweidimensional bedeutet, dass die Folie nur eine Atomlage dick ist, so wie Graphen.

Weniger Energie nötig

Diese Folie knüllen die Wissenschaftler zusammen wie eine Zeitung, mit der der offene Kamin angezündet wird. Durch das Zusammenknüllen erhöht sich die elektrochemische Aktivität des Materials. Es wird zu einem exzellenten Katalysator für die elektrochemische Aufspaltung von Wasser in Wasser- und Sauerstoff.

Diese Elektrolyse benötigt normalerweise mehr Energie als der erzeugte Wasserstoff enthält - außer man verwendet Katalysatoren, die Edelmetalle wie Platin enthalten und entsprechend teuer sind. Aus diesem Grund wird Wasserstoff meist aus Erdgas hergestellt, ein Verfahren, das nicht klimaneutral ist. Tungs Verfahren könnte das Kostenproblem lösen.

Bis zu 5.000 Zyklen möglich

Die erste Herausforderung war die Herstellung von zweidimensionalem Molybdän-Disulfid aus einem Block, der in dieser Form keine katalytische Wirkung zeigt. Mithilfe von Chemikalien schälten die Forscher Lage für Lage ab. Es entstehen Folien, die so dünn sind, dass sie nur unter dem Elektronenmikroskop zu sehen sind. Diese galt es nun zu zerknüllen, damit sie elektrochemisch aktiv werden.

"Wir mussten eine Strategie entwickeln, mit der sich die unsichtbaren zweidimensionalen Folien in dreidimensionale Gebilde mit Ecken und Kanten verwandelten", sagt Tung. Er erreichte sein Ziel mithilfe von Wasser und einem elektrischen Feld. Die winzigen Folien platzierte der Fachmann in Wassertropfen, die er einem starken elektrischen Feld aussetzte.

Die dabei auftretenden elektrostatischen Kräfte knüllten die Folien zu winzigen Bällen zusammen. Diese Form behielten sie, nachdem das Wasser verdunstet war. Der neuartige Katalysator ist extrem stabil. Er kann für mehr als 5.000 Elektrolyse-Zyklen verwendet werden, ohne dass sich seine Wirkung entscheidend verringert. Jetzt geht es darum, ein Verfahren zu entwickeln, um die Bälle in großen Mengen herzustellen.

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