Das Forscherteam um Prof. Dr. Hansjörg Grützmacher an der ETH Zürich scheidet den Komplex feinst verteilt auf Kohlenstoffpulver als Träger ab. Das Interessante: Der aktive Katalysator bildet sich dann während der chemischen Reaktion. Er verändert sich sukzessive im Verlaufe des katalytischen Kreislaufs. In der Folge entstehen aus einem einzigen Metallkomplex verschiedene Katalysatoren, die jeweils für die einzelnen Reaktionsschritte spezifisch sind: die Umwandlung vom Alkohol (z.B. Ethanol) in den entsprechenden Aldehyd, vom Aldehyd in die entsprechende Carbonsäure (z.B. Essigsäure), außerdem für den Transfer von Protonen (H+)- und von Elektronen. Nicht nur Alkohole, auch Zucker wie Glucose können auf diese Weise umgesetzt werden.
Die Zürcher Forscher hoffen, dass sich ihr neuer Ansatz als Durchbruch in der Brennstoffzellen-Technologie erweist. Denn ein besonderer Vorteil der neuen Technik ist, dass molekulare Metallkomplexe in verschiedenen Lösungsmitteln löslich sind und sich auf diese Weise extrem fein auf sehr kleinen Oberflächen verteilen lassen. Dennoch liefern sie eine erstaunlich hohe Leistungsdichte. Dies könnte ein Weg sein, Brennstoffzellen weiter zu miniaturisieren und sie so beispielsweise als Stromquelle für biologische Anwendungen wie Herzschrittmacher und für Biosensoren, etwa zur in-vivo Verfolgung von Stoffwechselvorgängen, zugänglich zu machen.
Durch die geschickte Kombination einer maßgeschneiderten molekularen Katalysator-Struktur mit einem passenden Trägermaterial könnten zukünftig Brennstoffzellen entwickelt werden, die Ausgangsstoffe mit mehreren
Alkohol-Gruppen selektiv und gezielt in ganz bestimmte wertvolle Feinchemikalien umsetzen, ohne dass Abfallprodukte entstehen. Eine Aufgabe, die mit traditionellen Methoden nur extrem schwer zu realisieren ist.
Lesen Sie hier mehr im Fachartikel in der Angewandten Chemie, Nummer 40.
