Forscher haben mithilfe einer Datenbibliothek ein Ersatzmaterial für Iridium entdeckt. Es könnte die Produktion von grünem Wasserstoff deutlich günstiger machen.
Grüner Wasserstoff könnte ein entscheidendes Puzzlestück der Energiewende sein. Er wird durch Aufspaltung von Wasser mithilfe von erneuerbaren Energien gewonnen. Doch um den Prozess effizient zu gestalten, benötigten Produzenten einen kostspieligen und seltenen Katalysator: das Edelmetall Iridium.
Forscher der Northwestern University haben aber einen vielversprechenden Ersatz gefunden, der das Problem lösen und die Energiewende beschleunigen könnte. Der Hintergrund: Iridium ist seltener als Gold und kostet mit fast 152,19 Euro pro Gramm ziemlich viel.
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Hinzu kommt, dass es nicht in ausreichender Menge auf der Erde vorkommt, um den weltweiten Bedarf für die geplante Wasserstoffproduktion zu decken. Das schränkte die Skalierung der grünen Wasserstoffproduktion massiv ein. Aber anstatt mühsam im Labor nach Alternativen zu suchen, wählten die Wissenschaftler einen effektiven digitalen Ansatz.
Iridium-Alternative für Produktion von grünem Wasserstoff
Die Forscher nutzten ein neuartiges Werkzeug, die sogenannte Nanopartikel-„Megalibrary“. Dabei handelt es sich um einen Chip, der nicht größer ist als eine Fingerspitze. Auf ihm befinden sich Millionen von sorgfältig entworfenen Nanopartikeln.
Die Wissenschaftler beschreiben die Datenbank wie eine ganze Armee von Forschern auf einem Chip. Der Ansatz ermöglichte es, unzählige Kombinationen von kostengünstigen Metallen zu testen. Ein Prozess, der mit herkömmlichen Methoden Jahre gedauert hätte, konnte an nur einem einzigen Nachmittag durchgeführt werden.
Aus diesem Massenscreening-Verfahren ging ein vollkommen neues Material hervor, das in Labortests nicht nur mit den besten Iridium-Katalysatoren mithalten konnte, sondern diese in manchen Fällen sogar übertraf. Bei dem Material handelt es sich um eine präzise Mischung aus Ruthenium, Kobalt, Mangan und Chrom, die deutlich günstiger ist als Iridium.
Megalibrary: Revolution über Wasserstoff hinaus
Die Fortschritte könnten weitreichende Konsequenzen haben, die weit über die Kostenreduktion für grünen Wasserstoff hinausgehen. Denn die Megalibrary-Methode zeigt, wie sich die Entdeckung neuer Materialien in Zukunft verändern könnte.
Durch die riesige Menge an hochwertigen Datensätzen, die mit dem Verfahren generiert werden konnten, schafft es die perfekte Grundlage für den Einsatz von Künstlicher Intelligenz (KI) und maschinellem Lernen. Die Forscher glauben, dass der Ansatz künftig genutzt werden kann, um optimale Materialien für eine Vielzahl anderer Technologien zu finden.
Als Beispiele nennen sie Batterien, biomedizinische Geräte oder optische Bauteile. Wie Mirkin sagt, verwendet die Welt heute nicht die besten Materialien für ihre Bedürfnisse, weil wir an veraltete Entdeckungsmethoden gebunden sind. Die Megalibrary-Methode könnte das ändern und die besten Materialien finden.
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