非贵金属纳米粒子有朝一日可以替代用于制氢的昂贵催化剂

非贵金属纳米粒子有朝一日可以替代用于制氢的昂贵催化剂。然而，通常很难确定它们可以达到的反应速率，特别是在涉及氧化物颗粒时。这是因为必须使用粘合剂和导电添加剂将颗粒附着到电极上，这会使结果失真。借助于单个颗粒的电化学分析，研究人员现已成功地确定了由钴氧化铁制成的纳米催化剂的活性和物质转化率 - 没有任何粘合剂。由Ruhr-UniversitätBochum教授Kristina Tschulik教授领导的团队与杜伊斯堡

“非贵金属催化剂的开发在实现能源转型方面发挥着决定性作用，因为它们价格便宜，并且可以提供足够的数量来生产所需数量的可再生燃料，”卓越集群成员Kristina Tschulik表示。探索溶剂化(Resolv)。因此可以通过将水分解成氢和氧来获得氢，这是一种有前景的能源。到目前为止，限制因素是产生氧气的部分反应。

优于目前工业上的反应率

研究人员在目前的工作中研究了钴氧化铁颗粒如何有效地催化氧气的产生。他们一个接一个地分析了许多单个粒子。化学家允许颗粒催化电极表面上的氧气产生并测量由此产生的电流，这提供了关于反应速率的信息。“我们已经测量了每平方米几千安的电流密度，”Tschulik说。“这高于工业目前可能的反应速度。”

该团队表明，对于小于10纳米的颗粒，电流取决于颗粒尺寸 - 催化剂颗粒越小，电流越小。电流也受到反应中产生的氧气的限制，并且从颗粒表面扩散开。

尽管压力很大，但非常稳定

在催化实验之后，化学家在透射电子显微镜下观察催化剂颗粒。“尽管反应速度很快，即尽管颗粒产生了如此多的氧气，但它们几乎没有变化，”Tschulik说。“极端条件下的稳定性非常出色。”

当前工作中使用的分析方法也可以转移到其他电催化剂中。“为了能够有效地进一步开发未来可再生能源技术的非贵金属催化剂，必须更多地了解纳米催化剂的活性，”波鸿化学家说。为了分析粒度对催化活性的影响，合成具有确定尺寸的纳米粒子是重要的。作为鲁尔大学联盟的一部分，波鸿团队与生产催化剂颗粒的Stephan Schulz教授领导的杜伊斯堡 - 埃森大学的研究人员密切合作。