Bremen - Herkömmliche Brennstoffzellen mit Katalysatoren aus Platin sind zu teuer für eine breite Anwendung. Billigere Systeme aber sind deutlich weniger effizient, wie die Jacobs University mitteilt. Nun hat eine internationale Forschergruppe unter Beteiligung der Bremer Hochschule einen Katalysator für Brennstoffzellen entwickelt, der ohne Edelmetalle auskommt und trotzdem keine Abstriche bei der Effizienz macht.
Brennstoffzellen sind ein Hoffnungsträger im Kampf gegen den Klimawandel. Sie erzeugen Strom aus Wasserstoff mit Hilfe von Sauerstoff aus der Luft. Anstelle von Abgasen entsteht Wasser. Der erforderliche Wasserstoff kann nachhaltig etwa mit Sonnenenergie erzeugt werden.
Leider hat die Sache einen Haken: hohe Kosten. Bislang ist die Stromerzeugung mit Brennstoffzellen sehr teuer, unter anderem da sie Edelmetalle wie Platin als Katalysator benötigt. Nun scheint sich eine Alternative aufzutun. Eine internationale Forschergruppe hat einen äußerst effizienten Katalysator für Brennstoffzellen entwickelt, der ohne Platin auskommt.
Den Erfolg brachte die Verbindung zweier Materialien, die die Forscher um Ulrich Kortz und Ali Haider von der Jacobs University, Guangjin Zhang von der Chinesischen Akademie der Wissenschaften in Peking sowie Naresh Dalal von der Florida State University in Tallahassee nun der Öffentlichkeit präsentieren.
Zunächst wäre da das Graphen. Es ist reißfester als Stahl und superleicht, biegsam und durchsichtig. Außerdem leitet es Strom hervorragend. Sind einige Sauerstoffverbindungen an das Graphen gebunden, spricht man von Graphenoxid (kurz GO). Solches Graphenoxid, das leichter zu verarbeiten ist als reines Graphen, stellten die Forscher her. Auf eine dünne Graphenoxid-Schicht trugen sie ein so genanntes Polyoxometallat (kurz POM) auf, das Kortz zuvor mit seinem Mitarbeiter Ali Haider in Bremen hergestellt hatte. Dieses POM übernahm die Funktion des Platins als Katalysator.
„Es ist schon länger bekannt, dass dieses Polyoxometallat mit der verkürzten Summenformel P8W48 an positiv geladene Teilchen oder Oberflächen andocken kann und dabei sehr stabil ist. So kamen wir in Bremen auf die Idee, es als Katalysator zu nutzen“, erklärt Kortz. „Es war ein Volltreffer! Die Effizienz unseres Katalysators war sogar noch höher als die eines Platinkatalysators. Und er funktionierte auch noch nach tausend Versuchen.“
„Das ist ein hochspannendes Ergebnis“, so Kortz weiter. „Bei Brennstoffzellen sind die Kosten ein ganz wichtiger Faktor. Wir haben nun ein hocheffizientes System entwickelt, das um ein Vielfaches billiger ist als Platin.“
Die Chancen, dass der neue Katalysator die Brennstoffzellen der Zukunft beeinflusst, stehen nicht schlecht. „Im Idealfall kommt es am Ende zu einer industriellen Anwendung“, so Kortz. „Nun gilt es, mit den richtigen Partnern aus der Industrie zu verhandeln. Brennstoffzellen sind ein wichtiges Thema der Gegenwart und der Zukunft. Die Möglichkeiten eines so effizienten und gleichzeitig kostengünstigen Systems sind da sicher mannigfaltig.”
