Phosphor ersetzt Edelmetalle als Katalysator

Wiederaufladbare Zink-Luft-Batterien zählen aktuell zu den vielversprechendsten Stromspeichertechnologien. Elektrokatalysatoren sind dabei für die Sauerstoffreaktionen verantwortlich, sie steuern so den Lade-/Entlademechanismus.

Bislang werden dafür Materialien wie Edelmetalle verarbeitet, die Unzulänglichkeiten in Bezug auf Vorkommen und Kosten sowie elektrochemische und katalytische Kapazitäten aufweisen. Chemiker der Universität Paderborn und der TU Dresden haben alternative nachhaltige Sauerstoff-Elektrokatalysatoren für den Einsatz in umweltschonenden Zink-Luft-Batterien untersucht. Im Zuge dessen haben sie dabei eine bestimmte Phosphorvariante so präpariert, dass die Reaktionsleistung der für die Batterie notwendigen Sauerstoffentwicklung deutlich gesteigert werden konnte.

Die Wissenschaftler haben durch die Bindung von Phosphor mit graphitischem Kohlenstoffnitrid den ersten metallfreien bifunktionalen Sauerstoff-Elektrokatalysator entwickelt. Ihre Ergebnisse wurden jetzt im renommierten Fachmagazin „Advanced Materials“ veröffentlicht. Mitautorin Ramya Kormath Madam Raghupathy: „Die hohe Sauerstoff-Evolutionsreaktion übertrifft alle bisherigen metallfreien Katalysatoren auf Phosphorbasis.“ 

Metallfreie Katalysatoren, zu denen der in den Studien eingesetzte Phosphor gehört, sind deshalb so attraktiv, weil dabei kostengünstige und gut verfügbare Elemente verwendet werden. „In jüngster Zeit hat sich insbesondere schwarzer Phosphor aufgrund seiner guten Eigenschaften wie etwa der hohen Ladungsträgerbeweglichkeit als geeignetes Material herauskristallisiert“, so Kormath Madam Raghupathy weiter.