Die Anzahl der registrierten mit Wasserstoff betriebenen Fahrzeuge in Südkorea ist im Jahr 2022 auf 30.000 gestiegen, was eine Verdreifachung gegenüber 2018 darstellt. Allerdings gibt es im Land nur 135 Wasserstofftankstellen, was die Notwendigkeit unterstreicht, die Kosten für die Wasserstoffproduktion zu senken, um die Zugänglichkeit zu erhöhen.
Ein Forscherteam der Pohang University of Science and Technology (POSTECH) hat einen Platin-Nanokatalysator entwickelt, der die Effizienz der Wasserstoffproduktion deutlich verbessert. Durch die schrittweise Ablagerung von zwei verschiedenen Metallen, Nickel und Palladium, auf einem 2D-Platin-Nanokristall wurde ein “Platin-Nickel-Palladium” Dreimetall-Hybridkatalysator geschaffen, der die Effektivität der Elektrolyse-Wasserstoffentwicklung erhöht.
Der Hybridkatalysator zeigte eine 7,9-fache Steigerung der katalytischen Aktivität im Vergleich zum herkömmlichen Platin-Kohlenstoff-Katalysator und wies während einer 50-stündigen Reaktionszeit eine hohe Stabilität auf. Die Forscher sind der Meinung, dass die Ergebnisse in der Entwicklung optimierter Katalysatormaterialien für Wasserstoffreaktionen weitreichende Anwendungsmöglichkeiten haben werden. Die Studie wurde im Rahmen des Leading Researcher Programms der National Research Foundation of Korea unterstützt.
Einführung
Die Zahl der zugelassenen wasserstoffbetriebenen Fahrzeuge in Südkorea ist in den letzten Jahren signifikant gestiegen. Allerdings stellt die begrenzte Anzahl von Wasserstofftankstellen eine Herausforderung für die Zugänglichkeit und die breite Nutzung von Wasserstofffahrzeugen dar. Um dieses Problem zu lösen, haben Forscher der Pohang University of Science and Technology (POSTECH) einen Platin-Nanokatalysator entwickelt, der die Effizienz der Wasserstoffproduktion verbessert.
Die Notwendigkeit einer verbesserten Wasserstoffproduktion
Die wachsende Zahl von wasserstoffbetriebenen Fahrzeugen in Südkorea verdeutlicht den Bedarf an einer erhöhten Wasserstoffversorgung. Derzeit gibt es nur 135 Wasserstofftankstellen im Land, was es für Nutzer schwierig macht, bequem an Treibstoff zu gelangen. Daher besteht die Notwendigkeit, die Kosten für die Wasserstoffproduktion zu reduzieren, um den Aufbau von mehr Tankstellen zu fördern und die Zugänglichkeit der Technologie zu verbessern.
Der Platin-Nickel-Palladium Hybridkatalysator
Das Team von Forschern an der POSTECH hat einen Platin-Nickel-Palladium Hybridkatalysator entwickelt, um die Effizienz der Wasserstoffproduktion zu verbessern. Der Katalysator wurde durch die schrittweise Abscheidung von zwei verschieden Metallen, Nickel und Palladium, auf einem 2D Platin-Nanokristall hergestellt. Dieser Hybridkatalysator, bekannt als “Platin-Nickel-Palladium”-Katalysator, verbessert die Effektivität der Elektrolyse-Wasserstoffgewinnung und führt zu einer erhöhten Produktion von Wasserstoff.
Vorteile des Platin-Nickel-Palladium Hybridkatalysators
Der Platin-Nickel-Palladium Hybridkatalysator bietet mehrere Vorteile gegenüber konventionellen Katalysatoren:
- Erhöhte katalytische Aktivität: Der Hybridkatalysator zeigte eine um das 7,9-Fache erhöhte katalytische Aktivität im Vergleich zum konventionellen Platin-Kohlenstoff-Katalysator. Diese gesteigerte Aktivität ermöglicht eine effizientere Wasserstoffproduktion.
- Stabilität: Der Katalysator zeigte eine signifikante Stabilität über eine Reaktionszeit von 50 Stunden. Diese Haltbarkeit gewährleistet eine konsistente und zuverlässige Leistung in Wasserstoffproduktionsprozessen.
- Kosteneffizienz: Durch den Einsatz eines schrittweisen Abscheidungsverfahrens konnten die Forscher den Einsatz von Platin, Nickel und Palladium optimieren und somit die Gesamtkosten des Katalysators reduzieren. Dieser kosteneffiziente Ansatz ist entscheidend für die Großproduktion und weitreichende Nutzung.
Anwendungen und Auswirkungen
Die Entwicklung des Platin-Nickel-Palladium Hybridkatalysators hat breite Anwendungen und Auswirkungen auf die Wasserstoffindustrie:
Verbesserte Wasserstoffproduktion
Die verbesserte katalytische Aktivität des Hybridkatalysators ermöglicht eine effizientere und schnellere Wasserstoffproduktion. Diese erhöhte Produktionskapazität kann dazu beitragen, den steigenden Bedarf an Wasserstofftreibstoff im Transportsektor zu decken.
Zunahme der Wasserstofftankstellen
Durch die Senkung der Kosten für die Wasserstoffproduktion durch den Einsatz des Platin-Nickel-Palladium Katalysators kann der Aufbau von Wasserstofftankstellen wirtschaftlich rentabler sein. Dies fördert wiederum die Zugänglichkeit und Verbreitung von wasserstoffbetriebenen Fahrzeugen.
Weitere Forschung und Entwicklung
Die Entwicklung des Platin-Nickel-Palladium Katalysators eröffnet Möglichkeiten für weitere Forschungs- und Entwicklungsarbeiten an optimierten katalytischen Materialien. Wissenschaftler können verschiedene Kombinationen und Strukturen erforschen, um die katalytische Aktivität, Stabilität und Kosteneffizienz zu verbessern und somit kontinuierliche Fortschritte in der Wasserstoffproduktion zu erzielen.
Fazit
Der von Forschern an der POSTECH entwickelte Platin-Nickel-Palladium Hybridkatalysator bietet eine vielversprechende Lösung zur Verbesserung der Effizienz der Wasserstoffproduktion. Mit seiner signifikant gesteigerten katalytischen Aktivität, Stabilität und Kosteneffizienz hat dieser Katalysator das Potenzial, das Wachstum der Wasserstoffindustrie voranzutreiben und die breite Akzeptanz von wasserstoffbetriebenen Fahrzeugen zu erleichtern.
