Chemici van de Ruhr-Universität Bochum hebben een nieuwe methode ontwikkeld om katalysatorpoeders stevig op elektrode-oppervlakken te fixeren. Momenteel, de hoge fysieke belasting die wordt veroorzaakt op katalysatorfilms door gasontwikkelingsreacties belemmert de toepassing van katalysatoren op poederbasis. De ontwikkelde techniek is potentieel interessant voor waterstofproductie door elektrolyse van water. Een team met Dr. Corina Andronescu, Stefan Barwe en prof.dr. Wolfgang Schuhmann van het Center for Electrochemical Sciences rapporteren hierover in de internationale editie van Angewandte Chemie .

"Katalysatorsynthesen streven vaak naar nanodeeltjes om een ​​groot oppervlak te bereiken, " legt Wolfgang Schuhmann uit. Echter, strakke en stabiele fixatie van nanopoeders op elektroden blijft nog steeds een uitdaging. Er bestaan ​​geschikte katalysatorbindmiddelen voor elektroden die in zure media worden gebruikt. Dergelijke bindmiddelen worden vaak ingezet in alkalische omgevingen vanwege het ontbreken van geschikte alternatieven. Echter, een groot nadeel van het gebruik van deze bindmiddelen in alkalische elektrolyten is dat ze intrinsiek onstabiel en elektrisch isolerend zijn, waardoor in wezen de toepassing van veel zeer actieve en potentieel industrieel interessante poederkatalysatoren wordt belemmerd.

Polymeer wordt omgezet in koolstof

Het team uit Bochum stelt een nieuwe methode voor voor hechte poederkatalysatorfixatie op metalen oppervlakken. Ze gebruikten een specifiek organisch polymeer, namelijk polybenzoxazine, die bij temperaturen rond de 500 graden Celsius in koolstof verandert. Het polymeer werd samen met de poederkatalysator op het oppervlak van een nikkelelektrode aangebracht en vervolgens bij hoge temperaturen verhit. Bij thermische behandeling, het polymeer omgezet in een koolstofmatrix waarin de poederkatalysatordeeltjes zijn ingebed.

Het onderscheidende was de keuze van het gebruikte polymeer. Polybenzoxazines zijn zeer thermisch stabiel en vertonen een krimp van bijna nul bij hogere temperaturen. Bij afwezigheid van zuurstof, ze carboniseren en geven een hoge resterende verkoling.

Makkelijk te produceren

"We verwachten dat de gepresenteerde methode ook toepasbaar is op industriële schaal, hoewel dit nog moet worden gevalideerd. Echter, de nodige procedures zijn al goed ingeburgerd, " zegt Schuhmann. In principe het is dezelfde techniek als het schilderen van de deur van een auto. "Een mengsel van katalysator en polymeer kan op een elektrodeoppervlak worden gespoten, die vervolgens wordt overgebracht naar een oven, ', zegt de wetenschapper. Het team van het Centrum voor Elektrochemische Wetenschappen heeft dit al op laboratoriumschaal getest.