Hightech-Katalysator ist 475 Mal billiger
Brennstoffzelle vor dem Durchbruch - Cornell-Forscher nutzen Kobaltnitrid statt teures Platin
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Sportwagen: Wasserstoff bald für alle Mobilitätsfälle (Grafik: KahlOrr, pixabay.com) |
Ithaca (pte001/07.02.2022/06:00)
Forscher der Cornell University http://cornell.edu haben einen neuen Katalysator entwickelt, der bei günstigerer Herstellung trotzdem deutlich effizient arbeitet. Das neue zum Einsatz kommende Material ist laut den Experten 475 Mal billiger als Platin, das sonst verwendet wird. Diese Kostensenkung könnte dazu beitragen, Wasserstoff-Brennstoffzellen aus dem Labor in den Mainstream zu bringen und Verbrennungsmotoren sowie Autobatterien durch eine umweltfreundliche Alternative zu ersetzen.
Superstar Kobaltnitrid
Die Forscher haben mit Übergangsmetall-Nitriden experimentiert. Übergangsmetall-Nitride sind elektrische Leiter und legen sich, wenn sie mit dem Sauerstoff der Luft in Berührung kommen, eine dünne Hülle zu, die ideal für die Katalyse chemischer Reaktionen ist. Materialien auf Mangan- und Eisenbasis zeigten bereits starke Leistungen. Aber der Kobaltnitrid-Katalysator war "der klare Gewinner", sagt Cornell-Mitentwickler Héctor D. Abruña. Dieser Katalysator sei fast genauso effizient wie Platin.
Ein kritischer Moment im Betrieb der Brennstoffzelle ist die Sauerstoffreduktionsreaktion, ein Prozess, der die erwünschte Reaktion verzögert. Abruña nennt es "Gottes kollektive Bestrafung der Elektrochemie". Platin und andere Edelmetalle sind bisher die Materialien, die die Reaktion ausreichend beschleunigten. Als Modellkatalysator leitet Platin Elektrizität, katalysiert die Reaktionen souverän und ist robust genug, um die raue, saure Umgebung einer Brennstoffzelle zu überleben. All diese Eigenschaften bringt auch Kobaltnitrid mit.
Unerreichte Effizienz
"Wasserstoff-Brennstoffzellen sind enorm leistungsstark und ermöglichen es Ihnen, mit einer Effizienz zu fahren, die traditionelle Antriebe einfach nicht hergeben", sagt Abruña und ergänzt. "Brennstoffzellen sind der richtige Weg für mobile Anwendungen." Nicht nur Autos, vom Kleinwagen bis zum schweren Lkw, könnten davon profitieren, sondern auch der Schiffs-, Luft- und Bahnverkehr, die allesamt mit Batterien schwieriger zu elektrifizieren sind.
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