Chrom bringt Katalysatoren überraschend in Topform

Neue Daten zeigen, dass die kontrollierte Chrom-Auflösung einen sonst trägen Katalysator aktiviert. Das könnte Wasserstoffsysteme beschleunigen – wenn sich der Befund bestätigt.

Die kontrollierte Auflösung von Chrom könnte die Effizienz von Elektrokatalysatoren für die Wasserelektrolyse deutlich steigern. Das zeigt eine Studie der Ruhr-Universität Bochum gemeinsam mit den Max-Planck-Instituten für Nachhaltige Materialien (Düsseldorf) und für Kohlenforschung (Mülheim), dem Forschungszentrum Jülich sowie dem Helmholtz-Institut für Erneuerbare Energien in Erlangen-Nürnberg. Die Ergebnisse wurden jüngst in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht.

Untersucht wurde Co-Cr-Spinelloxid, ein kostengünstiger Elektrokatalysator für die Sauerstoffentwicklungsreaktion. Chrom galt darin bislang als nicht aktiv. Laut der Bochumer Wissenschaftlerin Prof. Dr. Tong Li zeigt die Studie jedoch: Chrom löst sich während der Reaktion kontinuierlich auf und bildet Oxyhydroxid. Diese Umwandlung zwischen Hydroxid und Oxyhydroxid aktiviert das im Material enthaltene Kobalt und stabilisiert den Katalysator über längere Zeit. "Die Auslaugung von Chrom ist also nicht schlecht. Das ist überhaupt nicht intuitiv", so Li.

Für die Analyse nutzte das Team Atomsondentomografie, Transmissionselektronen-Mikroskopie, Röntgenabsorptions- und Photoemissions-Spektroskopie, Raman-Spektroskopie sowie elektrochemische Messungen. Die Studie zeigt, dass die Chrom-Auflösung die Aktivität und Stabilität von Co-Cr-Spinelloxid erheblich verbessern kann. Das neue atomare Verständnis könnte den Weg zu effizienteren und nachhaltigeren Elektrokatalysatoren für die Wasserstoffproduktion ebnen.