Sparkurs für Brennstoffzellen
Forscher ersetzen das teure Platin durch günstigeres Silber und Nickel
Chinesische Forscher haben eine Brennstoffzelle entwickelt, die ohne das teure Edelmetall Platin auskommt. Damit könnte die Herstellung dieser Energieerzeuger künftig billiger werden. Bisher wird Platin in Brennstoffzellen als Katalysatormaterial eingesetzt, um in dem System die Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff in Gang zu halten. Die Wissenschaftler verwenden stattdessen die wesentlich billigeren Materialien Silber und Nickel.
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In einer Brennstoffzelle läuft im Prinzip die aus dem Schulunterreicht bekannte Knallgasreaktion ab: Wasserstoff reagiert mit dem Sauerstoff der Luft zu Wasser. In der Brennstoffzelle sind Wasserstoff und Sauerstoff jedoch durch eine Membran voneinander getrennt. So kann die Reaktion kontrolliert ablaufen und der Austausch von Elektronen zwischen beiden Stoffen kann als elektrischer Strom genutzt werden. Während die hauchdünne Membran bei herkömmlichen Brennstoffzellen aus einem für Wasserstoffionen durchlässigen Polymer hergestellt wird, setzten die chinesischen Forscher einen Kunststoff ein, der Hydroxidionen durchlässt – negativ geladene Teilchen aus Wasserstoff und Sauerstoff.
Dank der veränderten Reaktionswege in einer solchen sogenannten alkalischen Brennstoffzelle konnten die Forscher auf das teure Platin als Katalysatormaterial verzichten. Statt des Edelmetalls werden an den Elektroden, wo die elektrischen Ladungen ausgetauscht werden, die Metalle Silber und Nickel eingesetzt. Dieses platinfreie Brennstoffzellensystem erreicht zwar noch nicht die Leistungswerte herkömmliche Anlagen, erklären die Forscher, jedoch sei es schon einmal ein Schritt in die richtige Richtung.
Obwohl Wissenschaftler seit vielen Jahren an der Entwicklung von Brennstoffzellensystemen arbeiten, konnten sich die Energieerzeuger bisher noch nicht in einem Massenmarkt durchsetzen. Hauptgrund ist der immer noch hohe Preis der Systeme, zu dem das bisher eingesetzte Platin beiträgt. Brennstoffzellen könnten künftig überall da verwendet werden, wo elektrische Energie benötigt wird. Sie können Elektroautos mit Energie versorgen, als kleine Blockheizkraftwerke Strom und Wärme für Gebäude liefern oder Handys und MP3-Player mit Strom versorgen.
Shanfu Lu (Wuhan Universität, China) et al.: PNAS, Online-Vorabveröffentlichung, DOI: 10.1073/pnas.0810041106
ddp/wissenschaft.de – Ulrich Dewald
