Edelmetallarme Katalysatoren

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Ausgearbeitetes (Technologie-)Konzept

Beschreibung

Um die in einer Brennstoffzelle erforderlichen Reaktionen von Wasserstoff und Sauerstoff zu beschleunigen, fungiert Platin häufig als Katalysator. Dieser wird in Form von Nanopartikeln auf Kohlenstoffträger aufgetragen. Insbesondere der hohe Preis von Platin treibt jedoch die Gesamtkosten eines Brennstoffzellensystems, was sich zugleich nachteilig auf die Preisentwicklung von elektrischen Fahrzeugen mit Brennstoffzellenantrieb (Fuel Cell Electric Vehicle, FCEV) auswirkt. Nachdem der Platin-Anteil in den vergangenen Jahren bereits kontinuierlich reduziert werden konnte, suchen Forscher mittlerweile nach gänzlich neuen Ansätzen, um den Anteil des Edelmetalls weiter zu senken und zugleich technische Probleme zu beheben.

Forscher der Universität Bern und der Universität Kopenhagen haben dazu einen Platin-Kobalt-Katalysator entwickelt, der das bisherige Problem der Stabilität und Haltbarkeit von Platin-Nanopartikeln auf Kohlenstoffträgern in Brennstoffzellen löst. Anstatt den Katalysator auf einen Träger aufzutragen, erzeugen die Forscher ein feines Geflecht aus Platin und Kobalt, das sich selbst trägt und die gleiche Oberfläche bietet wie die bisherige Variante. Dadurch können Brennstoffzellen auch bei höheren Temperaturen betrieben werden. Jedoch stellt sich die Frage der Kosten, da Kobalt teurer als Kohlenstoff ist und oft unter schwierigen Bedingungen abgebaut wird.

Eine Alternative bieten die Entwickler von Pajarito Powder, die ein Umschließen der Platinkörner durch eine Kohlenstoffmatrix ermöglichen wollen, die sehr feinporig ausgelegt ist. Auf diesem Wege soll der Platingehalt halbiert werden können, ohne die Dauerhaltbarkeit des Brennstoffzellensystems zu gefährden.

Chancen
  • Durch steigende Stabilität und Haltbarkeit wird eine höhere Anzahl von Spannungszyklen ermöglicht (laut Labortest: 30.000 Zyklen = ca. 5 Lebensjahre)
  • Kostensenkung von Brennstoffzellen durch Reduzierung des Platin-Anteils führen zugleich zu Kostensenkung von elektrischen Fahrzeugen mit Brennstoffzellenantrieb (Fuel Cell Electric Vehicle, FCEV)
Herausforderungen
  • Es ist fraglich, ob sich die erfolgreichen Labortests im praktischen Fahrzeugbetrieb und entsprechend rauen Umgebungsbedingungen bestätigen.
Quellen:

Trend

[dazugehoerige-techprozesstrends]
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Ausgearbeitetes (Technologie-)Konzept