Neue Elektrokatalysatoren kündigen Klimaneutralität an

Ein Forscherteam an der University of Adelaide führt Grundlagenforschung zu neuen Arten von leistungsstarken, kostengünstigen Elektrokatalysatoren auf Metallbasis durch, die der Schlüssel zur Entwicklung nachhaltiger Energielösungen sind und dazu beitragen, CO2-Neutralität zu erreichen. Sie entwickeln Katalysatoren, die auf unterschiedliche Anwendungen „maßgeschneidert“ werden können.

Ein Elektrokatalysator ist ein Katalysator, der die Geschwindigkeit der Oxidations- und Reduktionsreaktionen in einer elektrochemischen Zelle oder einem Elektrolyseur erhöht. Verbesserungen in der Leistung von Elektrokatalysatoren verbessern die Effizienz des Geräts, die für die Speicherung und Umwandlung erneuerbarer Energie, die von abgelegenen Solar- und Windparks erzeugt wird, von entscheidender Bedeutung sind.

„Einzelatomkatalysatoren sind vielversprechende Kandidaten für die nächste Generation hocheffizienter Elektrokatalysatoren“, sagte Professor Shizhang Qiao von der University of Adelaide, Direktor des Center for Materials in Energy and Catalysis, der das Team leitet.

„Sie profitieren von einer hohen atomaren Nutzung – wie effizient Materialien in einer Reaktion verwendet werden, was dazu beiträgt, die Kosten der Energieerzeugung und -umwandlung zu senken. Die Einfachheit der geometrischen Struktur schränkt ihre Anwendung jedoch ein.

„Wir arbeiten an einer neuen Klasse von korrelierten Einzelatom-Katalysatoren mit benachbarten Metall-Einzelatomen, die mehr Möglichkeiten bieten, strukturelle Modifikationen zu erreichen“, sagte Professor Qiao.

„Durch die Kontrolle der Metall-Metall-Wechselwirkungen zwischen einzelnen Metallatomen konnten wir die geometrische und elektronische Struktur aktiver Zentren regulieren und damit die Leistungssteigerung für ein breiteres Spektrum elektrokatalytischer Anwendungen erleichtern.

„Durch die kritische Prüfung der jüngsten Fortschritte haben wir die Richtung für die zukünftige Arbeit im Design und der Entwicklung von hochleistungsfähigen korrelierten Einzelatomkatalysatoren skizziert.“

Diese grundlegenden Forschungsfortschritte werden das rationale Design von Elektrokatalysatoren auf Metallbasis mit hoher Leistung und niedrigen Kosten inspirieren, was der Entwicklung nachhaltiger Energielösungen zugute kommen wird.

Das Team, das die aktuelle Literatur kritisch überprüfte und zukünftige Forschungsrichtungen aufzeigte, veröffentlichte seine Ergebnisse in der Zeitschrift Wissenschaftliche Fortschritte.