Günstiger Katalysator für die Energieumwandlung in Sicht 24.10.2018, 07:00 Uhr

Neue Legierung könnte Platin ersetzen

Forscher der Ruhr-Universität Bochum (RUB) haben eine metallfreie Legierung entwickelt, die ähnliche Eigenschaften wie Platin hat. Verschiedene Einsatzmöglichkeiten sind denkbar.

Darstellung einer galvanischen Zelle

Bei solch einem Modell einer galvanischen Zelle wird chemische Energie in elektrische Energie umgewandelt. Als Katalysator dient häufig das teure Platin.

Foto: panthermedia.net/Alexander Zam

Platin hat sehr spezielle Eigenschaften, die für die Wissenschaft von großer Bedeutung sind. Unter anderem ist es ein hervorragender Katalysator. Es beschleunigt also chemische Reaktionen, ohne dabei selbst Schaden zu nehmen. Platin kommt daher häufig zum Einsatz, wenn chemische Energie in elektrische Energie umgewandelt werden soll oder umgekehrt. Das ist praktisch, bringt jedoch ein Problem mit sich: Platin ist selten und teuer. Forscher der Ruhr-Universität Bochum haben jetzt eine Legierung entwickelt, die Platin langfristig ersetzen könnte.

Platin-Ersatz: Legierung aus Nichtedelmetallen

Katalysatoren beschleunigen eine chemische Reaktion und werden daher gerade im Zusammenhang mit der Energiewende immer wichtiger. Beispielsweise  sind sie im Bereich der erneuerbaren Energien interessant, um die elektrische Energie aus Photovoltaik oder Windenergie in chemische Energie umzuwandeln, damit diese besser gespeichert werden kann. Unter anderem kann mithilfe des Stroms aus einer Solaranlage Wasserstoff hergestellt werden. Umgekehrt sorgen sie in einer Brennstoffzelle dafür, dass die Energie, die aus einer chemischen Reaktion entsteht, anschließend als elektrische Energie zur Verfügung steht.

All diese Vorgänge sind nur mit Katalysatoren möglich. Wie stark sie eine chemische Reaktion beschleunigen, also wie aktiv sie sind, ist unterschiedlich. Während das teure Platin als sehr aktiv gilt, haben Elemente, bei denen es sich nicht um Edelmetalle handelt, normalerweise sehr schlechte katalytische Eigenschaften. Umso überraschender sind die Ergebnisse an der RUB: Den Forschern vom Zentrum für Elektrochemie ist es gelungen, aus fünf verschiedenen Elementen eine Legierung herzustellen, die eine deutliche Aktivität als Katalysator aufweist.

Bessere Katalysator-Eigenschaften durch Hochentropieeffekt

Die fünf Komponenten sind in der neuen Legierung nahezu gleichmäßig vertreten, was dazu führt, dass sich eine einfache Kristallstruktur bildet, ein sogenannter Hochentropieeffekt. „Durch das Zusammenwirken der verschiedenen benachbarten Elemente bilden sich neue aktive Zentren aus, die komplett neue Eigenschaften aufweisen“, sagt Tobias Löffler, Doktorand an der RUB.

Stellenangebote im Bereich Energie & Umwelt

Energie & Umwelt Jobs
Iqony Solutions GmbH-Firmenlogo
Projektleiter:in Energietechnik (m/w/d) - FTE 1 Iqony Solutions GmbH
Stadtentwässerung Fürth (StEF)-Firmenlogo
Technische Betriebsleitung bzw. Sachgebietsleitung Betrieb Abwasserreinigung (w/m/d) Stadtentwässerung Fürth (StEF)
VIVAVIS AG-Firmenlogo
Sales Manager (m/w/d) Metering VIVAVIS AG
Ettlingen / Homeoffice Zum Job 
VIVAVIS AG-Firmenlogo
Sales Manager (m/w/d) im Bereich der Energie- und Wasserversorgung VIVAVIS AG
Vertriebsregion Mitte (Hessen, Rheinland-Pfalz, Saarland) Zum Job 
FUNKE Wärmeaustauscher Apparatebau GmbH-Firmenlogo
Entwicklungsingenieur (m/w/d) FUNKE Wärmeaustauscher Apparatebau GmbH
Gronau (Leine) Zum Job 
Staatliche Gewerbeaufsicht Niedersachsen-Firmenlogo
Ingenieur / Naturwissenschaftler (m/w/d) für den Einsatz im Arbeitsschutz / Umweltschutz / Verbraucherschutz (Bachelor of Science / Bachelor of Engineering / Diplom / FH) Staatliche Gewerbeaufsicht Niedersachsen
Braunschweig Zum Job 
Staatliche Gewerbeaufsicht Niedersachsen-Firmenlogo
Ingenieur / Naturwissenschaftler (m/w/d) für den Einsatz im Arbeitsschutz / Umweltschutz / Verbraucherschutz (Master, Diplom Uni) Staatliche Gewerbeaufsicht Niedersachsen
verschiedene Standorte Zum Job 
Thyssengas GmbH-Firmenlogo
Ingenieur Projektleiter Leitungsbau (m/w/d) Thyssengas GmbH
Dortmund Zum Job 
Iqony Solutions GmbH-Firmenlogo
Projektingenieur (m/w/d) Prozesssimulation/Verfahrenstechnik Iqony Solutions GmbH
BIONORICA SE-Firmenlogo
Projektingenieur Gebäudetechnik / TGA (m/w/d) BIONORICA SE
Neumarkt Zum Job 
VTG GmbH Ingenieurbüro-Firmenlogo
Projektleitung Spezialtiefbau und Rohrvortrieb (m/w/d) VTG GmbH Ingenieurbüro
Haar bei München Zum Job 
VTG GmbH Ingenieurbüro-Firmenlogo
Projektleitung Kanalbau / Wasserwirtschaft (m/w/d) VTG GmbH Ingenieurbüro
Haar bei München Zum Job 
Iqony Solutions GmbH-Firmenlogo
Key-Account-Manager:in (m/w/d) Iqony Solutions GmbH
ILF CONSULTING ENGINEERS GERMANY GMBH-Firmenlogo
Lead Ingenieur für Thermische Systeme (m/w/d) ILF CONSULTING ENGINEERS GERMANY GMBH
München Zum Job 
Netzgesellschaft Potsdam GmbH-Firmenlogo
Projektingenieur (m/w/d) für Automatisierung und Netzführung Netzgesellschaft Potsdam GmbH
Potsdam Zum Job 
Berliner Stadtreinigung (BSR)-Firmenlogo
Mitarbeiter:in (w/m/d) strategisches Stoffstrom- und Anlagenmanagement Berliner Stadtreinigung (BSR)
Stadtwerke Essen AG-Firmenlogo
Ingenieur/Techniker (gn) für Kanal- und Entwässerungsplanung Stadtwerke Essen AG
Stuttgart Netze GmbH-Firmenlogo
Ingenieur Stationsplanung (w/m/d) Stuttgart Netze GmbH
Stuttgart Zum Job 
Stuttgart Netze GmbH-Firmenlogo
(Junior) Ingenieur Betriebsmitteltechnik (w/m/d) Stuttgart Netze GmbH
Stuttgart Zum Job 
OTH Amberg-Weiden-Firmenlogo
Professur (m/w/d) der BesGr. W 2 für das Lehrgebiet Solar Energy and Building Automation OTH Amberg-Weiden
Iqony Solutions GmbH-Firmenlogo
Projektleiter:in Energietechnik (m/w/d) - FTE 1 Iqony Solutions GmbH
Stadtentwässerung Fürth (StEF)-Firmenlogo
Technische Betriebsleitung bzw. Sachgebietsleitung Betrieb Abwasserreinigung (w/m/d) Stadtentwässerung Fürth (StEF)
VIVAVIS AG-Firmenlogo
Sales Manager (m/w/d) Metering VIVAVIS AG
Ettlingen / Homeoffice Zum Job 
VIVAVIS AG-Firmenlogo
Sales Manager (m/w/d) im Bereich der Energie- und Wasserversorgung VIVAVIS AG
Vertriebsregion Mitte (Hessen, Rheinland-Pfalz, Saarland) Zum Job 

Die Ausprägung dieser Eigenschaften lasse sich in einem gewissen Rahmen sogar steuern, weil die Wissenschaftler eine eigene Methode entwickelt haben, um die Ausgangselemente in winzige Partikel zu teilen und auf einem Träger aufzubringen – in der Mitte sind zum Beispiel die Anteile aller fünf Elemente ungefähr gleich groß. Die genaue Zusammensetzung haben sie so lange verändert, bis die Legierung eine katalytische Aktivität aufwies, die mit der von Platin vergleichbar war – bezogen auf die oftmals gewünschte Sauerstoffreduktion.

Grundlage für neue Katalysatoren

Die Forscher hoffen jetzt, dass es ihnen durch weitere Kombinationsmöglichkeiten und unterschiedliche Zusammensetzungen gelingt, die Eigenschaften der Legierung weiter anzupassen. Bevor sie allerdings gezielt neue Katalysatoren entwickeln können, müssen sie zunächst das komplexe Zusammenwirken der Elemente besser verstehen. Die Grundlage für diese Entwicklung ist aus ihrer Sicht jedoch gelegt.

 

Weiterführende Themen:

Verschärfen Elektroautos den Kampf um Rohstoffe?

Neuer Fahrplan zu einem globalen Power-to-X-Markt

Schweizer Forscher entwickeln Batterien aus recycelten Rohstoffen

Ein Beitrag von:

  • Nicole Lücke

    Nicole Lücke macht Wissenschaftsjournalismus für Forschungszentren und Hochschulen, berichtet von medizinischen Fachkongressen und betreut Kundenmagazine für Energieversorger. Sie ist Gesellschafterin von Content Qualitäten. Ihre Themen: Energie, Technik, Nachhaltigkeit, Medizin/Medizintechnik.

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.