Brennstoffzellen-Forschung

Fortschritt bei Brennstoffzellen-Forschung

In jüngster Zeit ist die Brennstoffzelle als Alternative zum batterieelektrischen Antrieb in den Fokus gerückt. Ihr größter Nachteil ist der hohe Preis des benötigten Katalysator-Werkstoffs Platin. Nun haben Forscher an der TU Berlin ein Trägermaterial entwickelt, das den Einsatz von deutlich weniger Edelmetall erlaubt – ohne die elektrische Leistung zu beeinträchtigen.

Einen Durchbruch bei der Weiterentwicklung der Brennstoffzelle zur Großserientauglichkeit melden Forscher der TU Berlin. Ein Team um Prof. Dr. Peter Strasser will ein neuartiges Trägermaterial für den Katalysator entwickelt haben. Dieser soll es erlauben, trotz eines geringen Platineinsatzes hohe elektrische Leistung zu erzeugen.

Damit wäre ein Hauptproblem auf dem Weg der Brennstoffzelle in die Großserie gelöst. Bislang steht der hohe Preis des Katalysator-Materials Platin einer wirtschaftlichen Nutzung auf dem Massenmarkt entgegen.

Für die energieliefernde Reaktion in der Brennstoffzelle ist Platin unerlässlich. Derzeit werden in einer Pkw-tauglichen Brennstoffzelle rund 30 Gramm des teuren Edelmetalls verwendet. Langfristig angestrebtes Ziel ist eine Verringerung des Bedarfs auf fünf Gramm. Das Problem dabei: Je geringer die eingesetzte Menge, desto schwieriger ist eine gleichmäßige Verteilung der Platin-Nanopartikel auf dem Katalysator-Trägermaterial, wie sie für eine wirkungsvolle Katalyse erforderlich ist.

An diesem Punkt setzt der vom Forscherteam der TU in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern von BMW entwickelte Werkstoff an. »In der jetzt veröffentlichten Arbeit [in der Fachzeitschrift Nature Materials; Red.] 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«, erläutert Prof. Strasser.

Mit dem neuen Trägerwerkstoff konnte die benötigte Platinmenge bereits um 50 Prozent reduziert werden. Nachdem die Forscher ihre Ergebnisse direkt mit einer Pkw-tauglichen Brennstoffzelle erzielt haben, hoffen sie auf einen baldigen Einsatz ihres Verfahrens in der industriellen Produktion.

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