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Enerige & Management > F&E - Forscher halbieren den Platinbedarf in Brennstoffzellen
Bild: alphaspirit / Fotolia
F&E:
Forscher halbieren den Platinbedarf in Brennstoffzellen
Neuartige Katalysatormaterialien für Auto-Brennstoffzellen entwickeln die TU Berlin und BMW. Dadurch soll der Bedarf an Platin als Katalysator stark sinken.
 
Wasserstoffbrennstoffzellen benötigen einen Katalysator, damit in der Zelle Wasserstoff und Luftsauerstoff miteinander reagieren und dabei Strom und Wasser entstehen. In der Regel kommt dabei das teure Edelmetall Platin zum Einsatz. 

Peter Strasser von der TU Berlin ist es in Kooperation mit Wissenschaftlern von BMW jetzt gelungen, in einer autogerechten Wasserstoff-Brennstoffzelle das Katalysator-Trägermaterial chemisch so zu designen, dass trotz eines geringen Platineinsatzes hohe elektrische Leistung erzeugt wird. 

„Auch wenn die zur Zeit auf dem Markt befindlichen Brennstoffzellen-Autos nur noch 30 Gramm Platin pro Brennstoffzelle einsetzen, ist das immer noch weit entfernt von dem langfristig angestrebten und nachhaltigen Ziel von fünf Gramm Platin pro Brennstoffzellen-Auto“, so Peter Strasser.

Das Problem: Die als Katalysator dienenden Platin-Nanopartikel müssen in einer extrem gleichmäßigen Verteilung mit einem Wasserstoff-Ionen leitenden Kunststoff (Ionomer) auf eine Kohlenstoffträgersubstanz aufgebracht werden.

Trägermaterial mit maßgeschneiderten Oberflächeneigenschaften

Je weniger Platin-Nanopartikel verwendet werden sollen, desto wichtiger ist die gleichmäßige Verteilung des Ionomers, damit alle an der Reaktion beteiligten Stoffe Zugang zu den Platinpartikeln haben. „In der jetzt veröffentlichten Arbeit beschreiben wir die Herstellung eines neuartigen, chemisch veränderten Kohlenstoffträgermaterials mit maßgeschneiderten Oberflächeneigenschaften. Dadurch ist es uns gelungen, eine bisher unerreicht gleichmäßige Verteilung des Ionomers auf diesem Trägermaterial zu erzielen. So erreichen wir hohe Leistungsdichten bei geringem Platineinsatz“, so der Wissenschaftler.

Dieser maßgeschneiderte Katalysator erzielte eine bislang unerreichte Leistungsfähigkeit und Stabilität bei der Stromerzeugung in der Brennstoffzelle – bei einem um mindestens 50 % geringeren Verbrauch von Platin.

„Das Besondere an unserem Ansatz: Wir haben direkt mit einer autogerechten Brennstoffzelle gearbeitet, so dass unsere Ergebnisse die Chance haben, unmittelbar in die nächsten Generationen des Brennstoffzellen-Autos einzufließen“, freut sich Peter Strasser.
 

Peter Koller
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Dienstag, 01.10.2019, 11:25 Uhr

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