Wasserstofferzeugung im NaBH4-Mikroreaktor - Katalysatorentwicklung

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Die katalytische Wasserstofferzeugung mit Natriumborhydrid in alkalisch-wässriger Lösung ist eine mögliche Option um Brennstoffzellen-Mikrosysteme mit hoher Energiedichte zu realisieren. Durch den Einsatz von heterogen katalysierten Systemen kann die Wasserstofferzeugung mit kontrollierter Rate erfolgen. Amberlyst A26 OH Ionenaustauscherharzkugeln, welche mit metallischem Ruthenium beladen werden, weisen eine hohe chemische Beständigkeit gegenüber den Reaktionsmedien sowie eine hohe Aktivität bei der Wasserstofferzeugung auf. Um eine gezielte Anpassung der Eigenschaften dieses Katalysatorsystems für verschiedene Anwendungen zu ermöglichen, wurden die Einflüsse der Präparationsparameter auf die physikalisch-chemischen Eigenschaften der Katalysatoren untersucht. Insbesondere die Rutheniumsalzkonzentration in der Imprägnierlösung erwies sich als signifikant hinsichtlich der Einstellung der Wasserstoffbildungsgeschwindigkeit. Mit den präparierten Katalysatoren konnten Wasserstoffbildungsraten von bis zu 0,74 sL min^-1 g^-1 erzielt werden (10 Gew.-% NaBH4(aq), stabilisiert mit 4 Gew.-% NaOH bei 40 °C). Ferner konnte die Langzeitstabilität der Katalysatoren unter starker Belastung gesteigert werden. Im Rahmen der angestellten Versuche konnte die Desaktivierungsgeschwindigkeit des stabilsten Katalysators auf 1/25-tel des instabilsten Katalysators reduziert werden.