Kemister vid Ruhr-Universität Bochum har utvecklat en ny metod för att tätt fixera katalysatorpulver på elektrodytor. För närvarande, den höga fysiska belastningen som induceras på katalysatorfilmer av gasutvecklingsreaktioner hämmar tillämpningen av pulverbaserade katalysatorer. Den utvecklade tekniken är potentiellt intressant för väteproduktion genom vattenelektrolys. Ett team som involverar Dr Corina Andronescu, Stefan Barwe och prof Dr Wolfgang Schuhmann från Centre for Electrochemical Sciences rapporterar om detta i den internationella upplagan av Angewandte Chemie .

"Katalysatorsyntes syftar ofta till nanopartiklar för att uppnå en hög ytarea, " förklarar Wolfgang Schuhmann. Men, tät och stabil fixering av nanopulver på elektroder är fortfarande utmanande. Lämpliga katalysatorbindemedel finns för elektroder som används i sura medier. Sådana bindemedel används ofta i alkaliska miljöer på grund av bristen på lämpliga alternativ. Dock, en stor nackdel med att använda dessa bindemedelsmaterial i alkaliska elektrolyter är att de är i sig instabila och elektriskt isolerande, vilket i huvudsak hindrar tillämpningen av många mycket aktiva och potentiellt industriellt intressanta pulverkatalysatorer.

Polymer omvandlas till kol

Teamet från Bochum föreslår en ny metod för tät pulverkatalysatorfixering på metallytor. De använde en specifik organisk polymer, nämligen polybensoxazin, som omvandlas till kol vid temperaturer runt 500 grader Celsius. Polymeren applicerades tillsammans med pulverkatalysatorn på ytan av en nickelelektrod och upphettades därefter vid höga temperaturer. Vid värmebehandling, polymeren transformerades till en kolmatris som inbäddade pulverkatalysatorpartiklarna.

Det utmärkande var valet av den använda polymeren. Polybensoxaziner är mycket termiskt stabila och uppvisar nästan noll krympning vid högre temperaturer. I frånvaro av syre, de förkolnas vilket ger hög restkolning.

Lätt att producera

"Vi förväntar oss att den presenterade metoden också kan vara tillämplig i industriell skala, även om detta ännu inte har validerats. Dock, de nödvändiga förfarandena är redan väl etablerade, " säger Schuhmann. I princip, det är samma teknik som att måla dörren på en bil. "En blandning av katalysator och polymer kan sprayas på en elektrodyta, som sedan överförs till en ugn, ", säger forskaren. Teamet vid Center for Electrochemical Sciences har redan testat detta i laboratorieskala.