Für die Entwicklung verbesserter Elektrolyseure zur regenerativen Wasserstoffherstellung müssen die Prozesse an den Oberflächen der eingesetzten Metallelektroden genau verstanden werden. Forschende der Theorieabteilung am Fritz-Haber-Institut konnten nun zeigen, dass schon ein kleinster Überschwapp der Metallelektronen in die wässrige Elektrolytumgebung ausreicht, um die Energiespeicherkapazität mehr als zu verzehnfachen. Nur wenn Computersimulationen diesen quantenmechanischen Effekt berücksichtigen können sie verlässlich für die Untersuchung vielversprechender neuer Elektrolyseurmaterialien eingesetzt werden.

Forschende der Abteilung Interface Science (ISC) des Fritz-Haber-Instituts und der University of California Los Angeles (UCLA) haben Einblicke in die signifikanten morphologischen Veränderungen gewonnen, die Kupferoberflächen während der elektrochemischen Reduktion von CO₂ durchlaufen, was die Art der gebildeten Produkte beeinflusst. Diese kombinierte theoretische (UCLA) und experimentelle (ISC-FHI) Studie hebt die Bedeutung spezifischer Oberflächendefekte hervor, die im Verlauf der Reaktion entstehen und transformiert werden, um die Effizienz der CO₂-Umwandlung in industriell wertvolle Chemikalien zu steigern.

Wissenschaftler*innen haben Wasserstoff- und Deuterium-Moleküle in winzigen Räumen, sogenannten Picokavitäten, mithilfe fortschrittlicher Spektroskopie beobachtet. Diese Studie zeigt einzigartige Unterschiede zwischen den Molekülen aufgrund quantenmechanischer Effekte auf, was zukünftige Forschungen in den Bereichen Energiespeicherung und Quantentechnologien unterstützen könnte.

Sustainable Chemistry Through Tailored Catalytic Interfaces