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Effiziente H2O-Spaltung - Übergangsmetall-Katalysator zur photokatalytischen H2O-Spaltung

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Ref.-Nr. 5198

Aufgrund geringer Überspannungen und hervorragender Kinetik für die Wasserstoffentwicklungsreaktion werden bislang hauptsächlich Edelmetalle wie Pt, Rh, Au und edelmetallhaltige Oxide wie RuO2 und RhxCr2-xO3 als Co-Katalysatoren für die photokatalytische Wasserstoffentwicklung eingesetzt. Die großflächige Umsetzung einer nachhaltigen Wasserstoffproduktion erfordert jedoch die Entwicklung neuer edelmetallfreier und damit kostengünstiger Co-Katalysatoren. Hier bieten sich die günstigen und gut verfügbaren Übergangsmetalle an. Daher findet die Entwicklung Cu-basierter Co-Katalysatoren zunehmend Aufmerksamkeit. Bislang wurden vor allem binäre Cu-haltige Co-Katalysatoren erforscht, die jedoch im Vergleich zu den Edelmetall-basierten Katalysatoren signifikant niedrigere Reaktionsgeschwindigkeiten zeigen.

Keywords: Edelmetallfrei, Katalysator, Photokatalyse, Wasser, Wasserstoff, Sauerstoff, Precious metal free, catalyst, photo catalysis, water, Hydrogen, oxygen

Erfindung und kommerzielle Anwendung

Die Erfindung „Effiziente H2O-Spaltung“ betrifft die Synthese eines Edelmetall-freien
Mischoxidkatalysators durch Abscheidung von Übergangsmetalloxiden auf einem
n-halbleitenden Material. Ein typischer Vertreter wird z.B. durch die Abscheidung von MoOx, CrOy und CuOz auf Ga2O3 erhalten.

Diese quarternäre Katalysatorsysteme zeigen eine Aktivität und Stabilität in der photokatalytischen Spaltung von Wasser, welche mit denen mit etablierten Edelmetall-haltigen Katalysatorsystemen vergleichbar ist. Dabei sind sie aber wesentlich günstiger.

Die neuen Katalysatorsysteme sind zudem einfach regenerierbar und machen somit lange Standzeiten möglich.

Vorteile

  • Edelmetallfrei
  • Einfach regenerierbar
  • Hohe Quantenausbeute
  • Hochskalierbare Synthese aus drei gut verfügbaren Metallen

Aktueller Stand                                                                                                      

Auf die Erfindung wurde eine Deutsche Patentanmeldung eingreicht. Ein proof-of-principle wurde erbracht. Im Namen der Ruhr-Universität Bochum bieten wir interessierten Unternehmen die Möglichkeit zu Lizensierung oder Kauf sowie zur Weiterentwicklung der Technologie.


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Dr. Joachim Kaiser
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