Jump to navigation

Logo RUB
  • Studium
  • Forschung
  • Transfer
  • News
  • Über uns
  • Einrichtungen
 
MENÜ
  • RUB-STARTSEITE
  • News
  • Wissenschaft
  • Studium
  • Transfer
  • Leute
  • Hochschulpolitik
  • Kultur und Freizeit
  • Vermischtes
  • Servicemeldungen
  • Serien
  • Dossiers
  • Bildergalerien
  • Presseinformationen
    • Abonnieren
  • RUB in den Medien
  • Rubens
  • Rubin
    • Abonnieren
    • Printarchiv
  • Archiv
  • English
  • Redaktion

Newsportal - Ruhr-Universität Bochum

Zwei Forscherinnen
Dr. Mahnaz Azimzadeh Sani und Dr. Julia Linnemann (von rechts) sind Teil des Teams, das unerwartet hohe elektrochemische Kapazitäten an einzelnen Gold- und Platin-Nanopartikeln feststellen konnte.
© RUB, Kramer
Chemie

Unerwartete Energiespeicherfähigkeit, wo Wasser auf Metall trifft

Mit einer neuen Methode kann die elektrische Umladung von Grenzschichten zwischen sehr kleinen, metallischen Partikeln und wässrigen Lösungen gemessen und auf molekularer Ebene verstanden werden.

Forschende des Exzellenzclusters RESOLV haben mit Strom- und Spannungsmessungen an einzelnen Nanopartikeln ermittelt, dass die kapazitiv gespeicherte Ladung an Platingrenzflächen deutlich höher sein kann als bisher angenommen. Dies führen sie auf eine spezielle Anordnung und Bindung von Wassermolekülen zurück. Dazu kooperierte das internationale Team um Prof. Dr. Kristina Tschulik, deren Ideen 2020 mit einer ERC-Starting-Grant-Förderung des Europäischen Forschungsrates ausgezeichnet wurden, mit Partnern aus Frankreich und Israel. Die Ergebnisse beschreiben die Autoren in der Fachzeitschrift „Angewandte Chemie“ – online, veröffentlicht am 19. Dezember 2021.

Obwohl Grenzflächen zwischen Metallen und Wasser die lokalen Bereiche sind, wo entscheidende Vorgänge von Energietechnologien wie Wasserspaltung ablaufen, ist bisher nur wenig über ihren Aufbau und Veränderungen während solcher Prozesse bekannt. Die wissenschaftliche Beschreibung solcher Grenzflächen wird seit über 100 Jahren vom Modell der sogenannten elektrochemischen Doppelschicht geprägt. Es besagt, dass sich Ladungsträger einer wässrigen Lösung vermehrt im Grenzbereich zum Metall anordnen, um überschüssige elektrische Ladungen auf der Metallseite auszugleichen. Dabei werden die entgegengesetzten Ladungen durch Wassermoleküle getrennt. Ähnlich zu einem technischen Plattenkondensator kann durch diese nanoskopische Ladungstrennung in der Grenzfläche Energie gespeichert und später wieder abgerufen werden. Vorgänge, bei denen sich der molekulare Aufbau der elektrochemischen Doppelschicht verändert, sind für viele grüne Technologien, wie zum Beispiel Superkondensatoren und Brennstoffzellen, relevant.

Für solche technischen Anwendungen werden verstärkt Nanopartikel untersucht, welche tausendmal kleiner sind als der Durchmesser eines menschlichen Haars. Wegen ihres vorteilhaften Verhältnisses von prozessrelevanter Oberfläche zu Volumen bieten sie hierfür besonders gute Voraussetzungen. Die vom Deutschen Akademischen Auslandsdienst geförderte iranische Wissenschaftlerin Dr. Mahnaz Azimzadeh Sani verwendete sogenannte kolloidale Nanopartikeldispersionen. Dort liegen Nanopartikel voneinander getrennt und fein verteilt in wässriger Lösung vor und schlagen zufällig hin und wieder auf einer unter Spannung stehenden Mikroelektrode ein. Mithilfe von computergestützten Molekulardynamiksimulationen konnten Gemeinsamkeiten und Unterschiede spannungsabhängig gemessener kapazitiver Ströme verschiedener Arten von Nanopartikeldispersionen interpretiert werden. Die unerwartet hohen Kapazitäten werden auf gelöste geladene Teilchen zurückgeführt, die sich vermehrt in Zwischenräumen von einer kompakten an Platin (und schwächer an Gold) gebundenen Wasserschicht und einer angrenzenden Wasserschicht anderer Anordnung ansammeln.

Angeklickt
  • Ausführliche Presseinformation
Veröffentlicht
Mittwoch
19. Januar 2022
09.12 Uhr
Von
Yvonne Kasper
Share
Teilen
Das könnte Sie auch interessieren
Porträt Lars Schäfer
Chemie

Das Wasser macht den Unterschied

Laserlabor im ZEMOS
Chemie

Schneller Lichtpuls triggert den Ladungstransfer ins Wasser

Porträt Fabio Novelli, Martina Havenith und Claudius Hoberg
Chemie

Tsunami im Wasserglas

Derzeit beliebt
Blick in den Untersuchungsraum
Innovative Bildgebung

Post-Covid und Muskelschmerz

Benedikt Göcke, Blue Square, Veranstaltung
Religion

Existiert Gott?

Porträt Alfed Ludwig
Neuer Sonderforschungsbereich

9 Millionen Euro für die Materialforschung an der RUB

 
Mehr Wissenschaft
Ressort
 
Zur Startseite
News
  • A-Z
  • N
  • K
Logo RUB
Impressum | Kontakt
Ruhr-Universität Bochum
Universitätsstraße 150
44801 Bochum

Datenschutz
Barrierefreiheit
Impressum
Schnellzugriff
Service und Themen
Anreise und Lagepläne
Hilfe im Notfall
Stellenangebote
Social Media
Facebook
Twitter
YouTube
Instagram
Seitenanfang y Kontrast N
Impressum | Kontakt