Die Entwicklung wasserstoffbezogener Technologien ist für die Verwirklichung und Aufrechterhaltung einer CO2-neutralen Gesellschaft von entscheidender Bedeutung. Wasserstoff wird durch Wasserelektrolyse gewonnen; Die vorhandenen Katalysatoren bestehen jedoch aus seltenen und teuren Metallen. Eine von der Universität Tsukuba geleitete Forschungsgruppe hat einen neuartigen und hochaktiven Katalysator für die Wasserelektrolyse unter Verwendung von Bor und Schwefel entwickelt, die reichlich vorhanden und kostengünstig sind.
Um eine CO2-neutrale Gesellschaft zu erreichen, in der Treibhausgasemissionen und -absorption im Gleichgewicht sind, muss die Gesellschaft den Nutzungsgrad fossiler Brennstoffe reduzieren und erneuerbare Energien, die mithilfe von Solar- und Windenergie erzeugt werden, effizient nutzen. Darüber hinaus ist Wasserstoff (grüner Wasserstoff), der durch Wasserelektrolyse mit erneuerbarer Energie gewonnen wird, von entscheidender Bedeutung für die Reduzierung der Umweltbelastung.
Elektrodenkatalysatoren fördern Sauerstoffentwicklungsreaktionen, um die Wasserelektrolyse effizient zu gestalten. Derzeit werden seltene und teure Edelmetalle wie Ruthenium und Iridium für die Herstellung von Elektrokatalysatoren verwendet. Um die nachhaltige Entwicklung unserer Gesellschaft sicherzustellen, müssen jedoch neuartige Elektrokatalysatormaterialien entwickelt werden, die häufiger vorkommende und kostengünstigere Elemente nutzen.
Die von der Universität Tsukuba geleitete Forschungsgruppe hat zuvor über die Synthese von rhomboedrischem Bormonosulfid (r-BS), das Bor und Schwefel in einem Zusammensetzungsverhältnis von 1:1 enthält und reichlich Reserven aufweist, als potenzielles Material für die Herstellung eines solchen neuartigen Elektrokatalysatormaterials berichtet.
In dieser Studie, veröffentlicht in Zeitschrift für Chemieingenieurwesen, hat die Forschungsgruppe erfolgreich r-BS + G synthetisiert (d. h. r-BS komplexiert mit Graphen-Nanoplättchen, bei denen es sich um blattförmigen Kohlenstoff handelt). Darüber hinaus diente es als Elektrokatalysator für die Wasserelektrolyse in alkalischer wässriger Lösung und zeigte eine hohe katalytische Aktivität für die Sauerstoffentwicklungsreaktion. Es wird angenommen, dass dieser Katalysator bei weiterer Verbesserung seiner katalytischen Aktivität in einem praktischen Produktionssystem für grünen Wasserstoff eingesetzt werden kann.
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Linghui Li et al., Bormonosulfid als Elektrokatalysator für die Sauerstoffentwicklungsreaktion, Zeitschrift für Chemieingenieurwesen (2023). DOI: 10.1016/j.cej.2023.144489