Ein For­schungs­team der TU Wien ent­wi­ckelt neuen syn­the­ti­schen Ansatz bei Her­stel­lung von lang­le­bi­gen und vor allem kata­ly­tisch akti­ven Hybrid­ge­rüst­ma­te­ria­lien für Was­ser­spal­tung und Sauerstoffproduktion.

Die Ent­wick­lung von Tech­no­lo­gien für nach­hal­tige Ener­gie­trä­ger, wie Was­ser­stoff, ist von ent­schei­den­der Bedeu­tung. Ein viel­ver­spre­chen­der Weg zur Erzeu­gung von Was­ser­stoff (H2) ist die Spal­tung von Was­ser in H2 und Sau­er­stoff (O2), ent­we­der elek­tro­che­misch oder mit Hilfe von Licht oder bei­dem. Für die­sen Pro­zess wird jedoch ein Kata­ly­sa­tor benö­tigt, der die Reak­tion beschleu­nigt, ohne selbst ver­braucht zu wer­den. Zu den wich­tigs­ten Kri­te­rien gehö­ren dabei eine große Ober­flä­che für die Adsorp­tion und Auf­spal­tung von Was­ser­mo­le­kü­len sowie eine lange Halt­bar­keit für den Langzeiteinsatz.

Reale Anwen­dun­gen für die Wirt­schaft Soge­nannte Zeo­li­thi­sche Imid­azo­lat­ge­rüste (ZIF), eine Klasse hybri­der organischer/​anorganischer Mate­ria­lien mit mole­ku­la­ren Grenz­flä­chen und zahl­rei­chen Poren, bie­ten als Kata­ly­sa­to­ren Rekord­ober­flä­chen und reich­lich Adsorp­ti­ons­stel­len für Was­ser. Her­kömm­li­che ZIFs ent­hal­ten nur eine ein­zige Art von orga­ni­schem Ligan­den. „Die­sen ZIFs fehlt es oft an Sta­bi­li­tät in Was­ser unter elek­tro­ka­ta­ly­ti­schen Bedin­gun­gen, um eine lang­fris­tige Anwen­dung zu gewähr­leis­ten. Außer­dem schränkt ihre eher geringe elek­tro­ni­sche Leit­fä­hig­keit ihre Wirk­sam­keit in elek­tro­ka­ta­ly­ti­schen Anwen­dun­gen ein“, sagt Domi­nik Eder vom Insti­tut für Mate­ri­al­che­mie der TU Wien, der das Pro­jekt verantwortet. 

Das Team erforscht nun diese viel­sei­ti­gen Ansätze für andere ZIFs sowie metall­or­ga­ni­sche Gerüste (MOFs), denen es eben­falls an Sta­bi­li­tät und Leit­fä­hig­keit für elek­tro­ka­ta­ly­ti­sche und (photo)elektrokatalytische Anwen­dun­gen man­gelt. Die von den TU-For­schern ent­wi­ckel­ten inno­va­ti­ven Ansätze eröff­nen dabei auch viel­sei­tige Mög­lich­kei­ten für die Ent­wick­lung fort­schritt­li­cher Mate­ria­lien für Kata­lyse, Sen­so­rik und Solar­ener­gie­um­wand­lungs­tech­no­lo­gien, an deren Ende dann reale Anwen­dun­gen für die Wirt­schaft stehen.