Revolusjonerende katalysatorer: Mainz oppdager ny hemmelighet for grønt hydrogen!

Revolusjonerende katalysatorer: Mainz oppdager ny hemmelighet for grønt hydrogen!

11. mars 2025 gjorde forskere ved Johannes Gutenberg University Mainz banebrytende fremskritt innen forskning på grønn hydrogenproduksjon. De utviklet rimelige og effektive vannsplittende katalysatorer laget av kobolt og wolfram. Disse materialene er ikke bare lett tilgjengelige, men også rimelige, noe som øker deres anvendelighet betydelig i industriell skala. De omfattende resultatene ble publisert i tidsskriftet Angewandte Chemie.

I motsetning til konvensjonelle katalysatorer, som ofte lider av tap av ytelse, viser den nyutviklede katalysatoren bemerkelsesverdig selvoptimalisering. Effektiviteten øker over tid, noe som skyldes dype kjemiske endringer under vannsplittingsprosessen. Kobolt endres fra Co2+ til Co3+, mens forholdet mellom W5+ og W6+ endres i wolfram. Denne dynamikken forbedrer reaksjonskinetikken til oksygenutviklingen, som anses som en kritisk terskel i prosessen.

Den innovative mekanismen for vanndeling

Et annet betydelig bidrag til hydrogenproduksjon kommer fra forskere ledet av Dr. Paolo Giusto, som intensivt undersøkte mekanismen for vannsplitting ved bruk av karbonnitridkatalysatorer. De var i stand til å bestemme detaljerte interaksjoner mellom karbonnitrid og vann, spesielt overføring av protoner og elektroner under påvirkning av lys. Karbonnitrid har vist seg å være en effektiv katalysator, som muliggjør hydrogenproduksjon via kunstig fotosyntese.

Funnene viser at karbonnitrid er i stand til å bryte ned vann til komponentene oksygen og hydrogen. Denne prosessen er avgjørende for å fremme produksjonen av mer effektive katalysatormaterialer for hydrogenproduksjon fra sollys. Katalysatoren absorberer lys og bruker sin energi til å destabilisere vannmolekylene, og forårsaker dermed en protonkoblet elektronoverføring som svekker vannets kjemiske bindinger.

Perspektiver for bærekraftige energiløsninger

Utviklingen i begge forskningsprosjektene har vidtrekkende implikasjoner for fremtidig energiproduksjon. Selvoptimaliseringen av katalysatoren laget av kobolt og wolfram kan bidra til å øke effektiviteten ved å produsere grønt hydrogen på lang sikt. Samtidig gir funnene om dynamikken til karbonnitrid og vannmolekyler et dypere grunnlag for forståelse for dannelsen av bærekraftige energiløsninger.

Finansieringen av forskningsprosjekter er også verdt å nevne: Dandan Gao støttes som en del av DFGs Walter Benjamin-program, som gjør det mulig for forskere i kvalifiseringsfasen etter doktorgraden å gjennomføre egne forskningsprosjekter. Prosjektet mottar også støtte fra Carl Zeiss-stiftelsen, Alexander von Humboldt-stiftelsen og JGU-profilområdet SusInnoScience.

Samlet sett bringer forskning på disse katalysatorene bærekraftig hydrogenproduksjon nærmere og kan gi et avgjørende bidrag til å redusere avhengigheten av fossilt brensel. Fremtidig utvikling innen hydrogenteknologi er fortsatt et av de mest spennende områdene innen anvendt kjemi.