Mobile Stromquelle Forscher entwickeln Billig-Brennstoffzelle

Aus Wasserstoff und Sauerstoff sollen Brennstoffzellen saubere Energie liefern. Doch noch kämpft die Technik mit Problemen. Bisher funktionieren die Zellen nur optimal, wenn sie teures Platin enthalten. Nun stellen Forscher eine günstige Alternative vor.

Flugzeug mit Brennstoffzellenantrieb (in Spanien, 2008): "Katalysator zum Nulltarif"
DPA/Boeing

Flugzeug mit Brennstoffzellenantrieb (in Spanien, 2008): "Katalysator zum Nulltarif"


Viele Brennstoffzellen benötigen bislang teures Platin - doch in Zukunft sollen sie auch mit günstigeren Materialien arbeiten. US-Forscher haben das seltene Edelmetall nun erfolgreich durch einen Katalysator aus Eisen, Kobalt und der organischen Verbindung Polyanilin ersetzen können.

Erste Prototypen konnten mit Hilfe des Katalysators fast genauso effizient elektrischen Strom aus den Gasen Wasserstoff und Sauerstoff erzeugen wie klassische Brennstoffzellen. Die Forscher rechnen damit, die Herstellungskosten der Mini-Kraftwerke mit ihrer patentierten Entwicklung deutlich senken zu können - und so der Brennstoffzelle als mobiler Stromquelle zum Durchbruch zu verhelfen.

"Im Vergleich zu Platin ist das ein Katalysator zum Nulltarif", sagt Piotr Zelenay vom Los Alamos National Laboratory im US-Bundesstaat New Mexico. So könne die größte Hürde für Wasserstoff-Brennstoffzellen überwunden werden. Die Substanzen des neuen Katalysators - Eisen, Kobalt und Kohlenstoff - sind für einen Bruchteil der Kosten für Platin - derzeit bei knapp 1800 Dollar pro Feinunze - zu bekommen.

Möglich wurde dieser Schritt durch einen ausgeklügelten Syntheseprozess, den die Forscher im Fachmagazin "Science" beschreiben. Zelenay und Kollegen vernetzten Rußpartikel miteinander, umhüllten sie mit der organischen Verbindung Polyanilin und fügten Teilchen aus Eisen und Kobalt hinzu. So entstand bei Temperaturen von bis zu tausend Grad ein Katalysator, der in der Brennstoffzelle das Gas Sauerstoff mit Protonen verknüpfen konnte. Das ist einer der Teilprozesse bei der Stromerzeugung, bei der als Abfallprodukt keine schädlichen Abgase entstehen, sondern nur Wasser.

In mehreren Prototypen ersetzten die Wissenschaftler die Platinelemente an der Kathode einer Brennstoffzelle gegen ihren neuen Katalysator. Gespeist mit Wasserstoff und Sauerstoff konnten die Zellen hohe Leistungsdichten von mehr als einem halben Watt pro Quadratzentimeter bei elektrischen Ausgangsspannungen von bis zu einem Volt erzielen. Mit diesen Werten können die neuen Mini-Kraftwerke nach Angaben der Forscher sehr gut mit den klassischen Platinbrennstoffzellen mithalten. Auch die Haltbarkeit stellte das Team zufrieden: bis zu 700 Stunden bei nur geringem Leistungsverlust.

Bis die neuen Brennstoffzellen Elektroautos oder Laptops stundenlang mit Strom versorgen können, werden die Forscher Lebensdauer und Leistung noch weiter erhöhen müssen. In Zusammenarbeit mit Industriepartnern könnten die platinsparenden Brennstoffzellen jedoch in einigen Jahren zur Marktreife gebracht werden, hoffen die Wissenschaftler. Eile auf dem Weg zur Vermarktung ist durchaus geboten - denn auch deutsche, japanische und chinesische Forschergruppen arbeiten an platinfreien Katalysatoren und günstigeren Brennstoffzellen.

wbr/dapd



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