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Verbesserter Katalysator steigert Wasserstoffproduktion aus Ethanol
Forscher in Brasilien haben einen effizienteren und stabileren Katalysator für die Umwandlung von Ethanol in Wasserstoff entwickelt und damit einen vielversprechenden Weg zur sauberen Energieerzeugung eröffnet.
Hochauflösende Mikroskopie zeigt die Ruthenium-Entmischung in LaCrO₃-Perowskit. Der Prozess ähnelt der Nickel-Entmischung. Foto: Fabio Coral Fonseca/IPEN
Die von Fabio Coral Fonseca vom Institut für Energie- und Kernforschung (IPEN) geleitete Studie zeigte, dass die sorgfältige Steuerung des Herstellungsprozesses eines Perowskit-basierten Keramikkatalysators die Wasserstoffausbeute deutlich verbessert, die Kosten senkt und den Einsatz teurer Edelmetalle überflüssig macht.
Der Katalysator wirkt bei der Ethanol-Dampfreformierung, einem Prozess, der Ethanol und Wasserdampf in Wasserstoff und Kohlendioxid umwandelt.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Katalysatoren ist Nickel in die Kristallstruktur des Materials eingebettet und tritt später durch einen als Exsolution bekannten Prozess als hochstabile Nanopartikel aus.
Die Forscher fanden heraus, dass das Kalzinieren des Katalysators bei 650 °C vor der Verwendung die besten Ergebnisse lieferte. Dies ermöglichte eine vollständige Ethanolumwandlung, eine hohe Wasserstoffausbeute und eine stabile Leistung von bis zu 85 Stunden bei minimaler Kohlenstoffablagerung. Höhere Kalzinierungstemperaturen reduzierten die katalytische Aktivität und die Wasserstoffproduktion.
Die Ergebnisse zeigen, dass einfache Anpassungen in der Katalysatorverarbeitung die Leistung deutlich verbessern und einen kostengünstigen Weg zur nachhaltigen Wasserstoffproduktion aus Ethanol, einem in Brasilien weit verbreiteten Kraftstoff, eröffnen können.
Die Forschung ist Teil umfassenderer Bemühungen zur Entwicklung fortschrittlicher Perowskitmaterialien für saubere Energietechnologien, darunter die Wasserstoffproduktion und Direktethanol-Brennstoffzellen.
Durch die Verwendung reichlich vorhandener, kostengünstiger Metalle wie Nickel könnte dieser Ansatz dazu beitragen, die Abhängigkeit von seltenen und teuren Edelmetallen zu verringern und gleichzeitig den Übergang zu einer kohlenstoffarmen Wirtschaft zu unterstützen.
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