Das Team synthetisiert eine kostengünstige, langlebige Nichtedelmetalllegierung als Alternative zu Iridiumoxidanoden

Trotz der zunehmenden Bedeutung von Wasserstoff als zukünftige Energiequelle bleibt der sichere und großtechnische Transport von gasförmigem Wasserstoff eine Herausforderung. Forscher erforschen Möglichkeiten, Wasserstoff in Form von flüssigem Methylcyclohexan (MCH) zu transportieren, indem sie es mit Toluol umsetzen.

Ein solcher Ansatz ist die elektrolytische Synthese organischer Hydride. Bei diesem Verfahren wird Toluol unter stark sauren Bedingungen von einer Kathode auf eine Iridiumoxid-Anode übertragen. Allerdings oxidiert Toluol auf der Anodenoberfläche und bildet eine Polymerbeschichtung, die die Leistung der Elektrode erheblich beeinträchtigt. Diese Situation verdeutlicht den Bedarf an haltbareren und kostengünstigeren Anodenmaterialien.

Als Reaktion darauf haben Forscher der Universität Tsukuba mithilfe eines herkömmlichen Lichtbogenschmelzverfahrens eine hochentropische Legierungsanode entwickelt, die aus neun unedlen Metallelementen besteht. Sie klärten auch den Mechanismus auf, der der katalytischen Vergiftung durch Toluol zugrunde liegt, das die Anodenhaltbarkeit bei der elektrolytischen Synthese organischer Hydride erheblich beeinflusst.

Ihre Ergebnisse zeigen, dass Benzoesäure, eine oxidierte Form von Toluol, insbesondere zur Polymerisation und zum Anodenabbau beiträgt. Daher ist es von entscheidender Bedeutung, die Oxidation von Toluol zu Benzoesäure zu verhindern, da die Benzoesäure ein Auslöser für die Polymerisation sein könnte. Die Studie ist veröffentlicht im Tagebuch ChemSusChem.

Beim Einsatz in der elektrolytischen Synthese organischer Hydride benötigte die Anode aus einer hochentropischen Legierung für den Anfangsbetrieb zusätzliche 0,37 V im Vergleich zu herkömmlichen Iridiumoxid-Anoden, die sich in Gegenwart von Toluol sofort zersetzen. Die neu entwickelte Anode zeigte jedoch eine bemerkenswerte Haltbarkeit und niedrige Produktionskosten von weniger als 50 Yen/g.

Diese Eigenschaften machen es zu einer vielversprechenden Alternative zu Iridiumoxidanoden und könnten möglicherweise die Entwicklung einer groß angelegten Wasserstoffversorgungskette vorantreiben.