Neue Katalysatoren für saubere Sauerstoffproduktion

Ein Forschungsteam der TU Wien entwickelt neuen synthetischen Ansatz bei Herstellung von langlebigen und vor allem katalytisch aktiven Hybridgerüstmaterialien für Wasserspaltung und Sauerstoffproduktion.

(red/cc) Die Entwicklung von Technologien für nachhaltige Energieträger, wie Wasserstoff, ist von entscheidender Bedeutung. Ein vielversprechender Weg zur Erzeugung von Wasserstoff (H2) ist die Spaltung von Wasser in H2 und Sauerstoff (O2), entweder elektrochemisch oder mit Hilfe von Licht oder beidem. Für diesen Prozess wird jedoch ein Katalysator benötigt, der die Reaktion beschleunigt, ohne selbst verbraucht zu werden. Zu den wichtigsten Kriterien gehören dabei eine große Oberfläche für die Adsorption und Aufspaltung von Wassermolekülen sowie eine lange Haltbarkeit für den Langzeiteinsatz.

Reale Anwendungen für die Wirtschaft  Sogenannte Zeolithische Imidazolatgerüste (ZIF), eine Klasse hybrider organischer/anorganischer Materialien mit molekularen Grenzflächen und zahlreichen Poren, bieten als Katalysatoren Rekordoberflächen und reichlich Adsorptionsstellen für Wasser. Herkömmliche ZIFs enthalten nur eine einzige Art von organischem Liganden. „Diesen ZIFs fehlt es oft an Stabilität in Wasser unter elektrokatalytischen Bedingungen, um eine langfristige Anwendung zu gewährleisten. Außerdem schränkt ihre eher geringe elektronische Leitfähigkeit ihre Wirksamkeit in elektrokatalytischen Anwendungen ein“, sagt Dominik Eder vom Institut für Materialchemie der TU Wien, der das Projekt verantwortet. 

Das Team erforscht nun diese vielseitigen Ansätze für andere ZIFs sowie metallorganische Gerüste (MOFs), denen es ebenfalls an Stabilität und Leitfähigkeit für elektrokatalytische und (photo)elektrokatalytische Anwendungen mangelt. Die von den TU-Forschern entwickelten innovativen Ansätze eröffnen dabei auch vielseitige Möglichkeiten für die Entwicklung fortschrittlicher Materialien für Katalyse, Sensorik und Solarenergieumwandlungstechnologien, an deren Ende dann reale Anwendungen für die Wirtschaft stehen.