Nanotechnologie Mehr Platz für Katalysatoren in Mikroreaktoren

Wie leistungsfähig Mikroreaktoren sind, hängt nicht zuletzt davon ab, wieviel Oberfläche dem Katalysator zur Verfügung steht. Die Silizium-Nanonadeln „Black Silicon“ – entwickelt am Institut für Mikro- und Nanotechnologien der TU Ilmenau – bieten einen interessanten Lösungsansatz.

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Die Forscher bombardieren hierfür Silizium so lange mit geladenen Teilchen bis eine feine Struktur aus Nadeln entsteht – ein bis zwei Millionen Nanonadeln pro Quadratmillimeter. Der Vorteil: Da die Siliziumnadeln neben anderen Stoffen auch mit Katalysatoren beschichtet werden können, vergrößern sie die Oberfläche des Mikroreaktors. Berechnungen auf Grundlage durchschnittlicher Nadeldichten und -längen ergaben, dass die Oberfläche mithilfe der Nanonadeln um das 20-fache vergrößert werden kann. So erhöht sich im Reaktor die Relation Oberfläche zu Volumen, wodurch Wärmeübergänge und Stofftransporte effizienter werden.

Laut Dr. Stubenrauch und seinen Kollegen gibt es verschiedene Methoden, die Oberfläche von Katalysatoren noch weiter zu vergrößern. Sie haben aber einen Nachteil: Es entstehen poröse Strukturen, die den Wirkungsgrad der Reaktion aufgrund von Diffusionsprozessen mindern. Mit den Siliziumnadeln trete das Problem nicht mehr auf, so die Forscher.

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