Neue Forschung:
Graphen könnte Wasserstoff billiger machen

Wasserstoff schießt durch den Kristall

Wasserstoff gilt als einer der wichtigsten Basis-Energieträger der Zukunft. Um ihn allerdings effektiv zu produzieren, werden unter anderem teure Katalysatoren und Membranen aus oft seltenen Materialien benötigt. Nun deutet sich an, dass das einfach verfügbare und billige Graphen hier vieles ändern könnte. Die Grundlage dafür ist eine genauere Erforschung des bereits länger bekannten Phänomens, dass Graphen viel durchlässiger für Protonen ist als in der Theorie angenommen. Mithilfe von Messungen mit ultrahoher räumlicher Auflösung konnten Forscher der University of Warwick eindeutig nachweisen, dass Graphenkristalle tatsächlich einen Protonentransport ermöglichen. Überraschenderweise stellten sie auch fest, dass Protonen in der Nähe von nanoskaligen Falten und Wellen im Graphenkristall stark beschleunigt werden.


Diese bahnbrechende Entdeckung ist von immenser Bedeutung für die Wasserstoffwirtschaft. Denn der untersuchte Aspekt gilt auch für die Atomkerne von Wasserstoff, die ja lediglich aus einem einzelnen Proton bestehen - das ansonsten in Atomkernen zusätzliche Neutron kommt erst beim Isotop Deuterium hinzu. Graphen ist also in der Lage, eine Membran zu bilden, die Wasserstoffatome regelrecht durch seine Struktur zieht, während alles andere auf der ursprünglichen Seite zurückbleibt.

Billige, nachhaltige Membran

Ursprünglich wurde angenommen, dass Graphen für die Protonen kaum zu durchdringen sind und diese nur an kleinen Fehlerstellen in der Kristallstruktur auf die andere Seite gelangen können. Mit Hilfe elektrochemischer Rastermikroskopie konnten die Forscher aber winzige Protonenströme in nanometergroßen Bereichen messen, die zeigten, dass die bisherige Annahme nicht korrekt ist.

Die Wissenschaftler fanden heraus, dass dies darauf zurückzuführen ist, dass winzige Falten das Graphengitter effektiv "dehnen" und somit einen größeren Raum für Protonen schaffen, um durch das Kristallgitter zu dringen. Diese Erkenntnisse können für die Konstruktion kostengünstiger Katalysatoren für die Wasserstoffproduktion genutzt werden, durch die das so wichtige Gas deutlich billiger hergestellt werden könnte.