Innerhalb der kommenden drei Jahre sollen in einem neuen Versuchsaufbau die Zusammenhänge zwischen Aktivität, Selektivität und Stabilität verschiedener Katalysatoren untersucht werden. Damit viele Katalysatoren verschiedener Zusammensetzung möglichst schnell untersucht werden können, wrdüen sogenannte Materialbibliotheken angelegt, erklärt das Düsseldorfer MPIE weiter.
Dafür werden zwei oder drei Metalle in Schichten unterschiedlicher Konzentrationen auf einen Träger gedampft. Einzelne Punkte dieser Metallkombinationen würden nacheinander mit einer speziellen elektrochemischen Zelle, welche am MPIE maßgeblich entwickelt wurde, abgerastert. In dieser Durchflusszelle befinde sich das Reaktionsmedium (Elektrolyt) und das CO2, welches mit einer Pumpe über den betreffenden Punkt der Materialbibliothek geleitet werde. So könne die Umsetzung des CO2 an jeder beliebig und mikrometergenau ansteuerbaren Katalysatorzusammensetzung stattfinden, sagen die Wissenschaftler. Die Reaktionsprodukte würden über den Pumpmechanismus in die Analytik geleitet und dort sehr genau auf ihre Zusammensetzung untersucht. Höchst geringe Konzentrationen eines Stoffes könnten mit dieser ICP-MS (induktive gekoppeltes Plasma kombiniert mit Massenspektrometrie) nachgewiesen werden.
Diese Kombination aus elektrochemischer Durchflusszelle und anschließender Analytik erlaube es erstmals, nicht nur Aussagen über die Aktivität und Selektivität der Katalysatoren zu machen, sondern gleichzeitig auch über ihre Stabilität, da Katalysatorabbauprodukte ebenso detektiert werden können wie Reaktionsprodukte. „Das Ziel ist es, verbesserte Katalysatoren für die elektrochemische CO2-Reduktion herzustellen, und ihre Effizienz in Prototypen zu prüfen, so dass der gesamte Prozess auch für die Industrie interessant wird“, sagt Mayrhofer. Der junge Österreicher ist seit 2010 am MPIE und leitet die Gruppe Elektrokatalyse mit momentan rund 10 Mitarbeitern.
