Die chemische Industrie benötigt neue Technologien, da sie in den kommenden Jahren Öl und Gas auslaufen lässt. Katalysatoren aus so genannten “High-Entropy-Legierungen” können der Schlüssel zur Chemie auf Basis erneuerbarer Energien sein.
In Übereinstimmung mit der Nachfrage und dem technologischen Versprechen haben die Forscher der Universität Kopenhagen einen Zuschuss der Dänischen National Research Foundation für ein neues Zentrum erhalten, in dem zukünftige Generationen dieser Legierungen untersucht werden sollen: Center for High Entropy Alloys Catalysis (CHEAC).
“Es ist ein Problem, dass die Kraftstoffe und Chemikalien, die wir heute zur Herstellung von Kunststoffen und Pharmazeutika verwenden, auf Öl und Gas basieren. Wir müssen alternative chemische Reaktionen und neue Katalysatoren auf der Grundlage erneuerbarer Energiequellen finden, um einen grünen Übergang zu gewährleisten. Hochentropische Legierungen eröffnen neue Wege für das, was wir erreichen können”, sagt der Chemieprofessor der Universität Kopenhagen Jan Rossmeisl.
Zusammen mit drei weiteren Forschern hat Rossmeisl gerade einen Zuschuss von 61 Millionen Kronen von der Dänischen National Research Foundation erhalten, um ein Zentrum zu errichten, das die Katalyse an hochentropischen Legierungen untersuchen wird.
Hochentropische Legierungen bestehen aus fünf oder mehr verschiedenen Elementen, die auf Millionen von möglichen Wegen zufällig kombiniert werden können. Theoretische Erkenntnisse deuten darauf hin, dass einige dieser Kombinationen optimale Eigenschaften für die Funktion als Katalysator haben können. Nun möchten die Forscher untersuchen, ob sich das theoretische Versprechen in die Praxis umsetzen lässt, hochentropische Legierungen herzustellen, die als effektive Katalysatoren wirken.
“Diese komplizierte Legierung bietet aufgrund der weitaus größeren Vielfalt an möglichen Oberflächen völlig neue Möglichkeiten für ein Umdenken in der Chemie, da auf diesen Oberflächen dieser Legierungen eine Katalyse stattfindet”, erklärt Jan Rossmeisl.
Vielversprechendes Forschungsgebiet
Auch wenn Hochentropielegierungen ein neues Forschungsgebiet sind, wird ihnen international große Aufmerksamkeit geschenkt. Forscher vermuten, dass diese neue Generation von Legierungen bestehende chemische Prozesse nachhaltiger machen kann und völlig neue chemische Reaktionen ermöglichen wird. Dies wird unter anderem zur Entwicklung einer nachhaltigen Chemie beitragen.
Jan Rossmeisl hofft besonders, dass das neue Zentrum in den nächsten Jahren eine Legierung finden wird, die in der Lage ist, kohlenstoff- und sauerstoffhaltige Moleküle zu verbinden, um wichtige und wertvolle Chemikalien herzustellen.
Millionen von Optionen brauchen Zeit
Da Hochentropielegierungen aus vielen Millionen möglicher Konfigurationen bestehen, ist es eine zeitaufwändige Aufgabe, herauszufinden, welche dieser Kombinationen nützliche Eigenschaften haben und darüber hinaus, wie man die Bildung präziser Kombinationen kontrolliert.
Die Arbeit des Zentrums wird entscheidend sein, um das Wissen über die Prinzipien eines effektiven hochentropischen Legierungskatalysators zu erweitern.
“In sechs Jahren werden wir sicherlich viel mehr über hochentropische Legierungen wissen und hoffen, einige Materialien für Katalysatoren vorschlagen zu können, die zur nachhaltigen Chemie beitragen”, sagt Rossmeisl.
Das Zentrum wird am Department of Chemistry angesiedelt sein, und die Forschungsgruppe umfasst Assistenzprofessorin Maria Escudero-Escribano, Assistenzprofessorin Kirsten M. Ø. Jensen, Professor Matthias Arenz (Universität Bern).
Quelle/Sender. Universität Kopenhagen