Katalysatortuning
Eine Gruppe der Technischen Universität München hat nun einen neuen Ansatz zur Verbesserung des Wirkungsgrads von Brennsoffzellen gemeldet. Sie soll die Gestaltung von Brennstoffzellen-Katalysatoren auf Basis geometrischer Grundprinzipien ermöglichen
München, 9. Oktober 2015 – Zwar strebt Toyota mit seinem kürzlich in Serie gegangenen brennstoffzellenelektrischen Mirai mutig voran und viele andere Hersteller stehen bereits in den Startlöchern, doch fehlt es noch an einem Tankstellennetz. Zudem sind einige Komponenten kostspielig und könnten bei einer weiteren Proliferation solcher Autos nicht, wie gewohnt, billiger – sondern sogar noch teurer werden:
Einer weiten Verbreitung von Autos mit Brennstoffzellen für eine flächendeckende E-Mobilität mit Wasserstoff als Energieträger stehen die begrenzten natürlichen Vorkommen von Platin für die benötigten Katalysatoren entgegen. Doch gerade an deren Wirkungsgrad kann noch gearbeitet werden. Kein Wunder, dass sich zur Zeit viele Forschungsteams mit der Verbesserung des Katalysators befassen. Eine Gruppe der Technischen Universität München hat nun einen neuen Ansatz zur Verbesserung des Wirkungsgrads gemeldet.
Katalysatortuning (4 Bilder)
(Bild: David Loffreda, CNRS Lyon)
Unerwünschter Zwang zur Verschwendung
Das Potenzial, das man heben möchte, hängt mit einem Charakteristikum des vorwiegend eingesetzten Platins zusammen: Man weiß, dass in den heute eingesetzten Katalysatoren nur an einem kleinen Teil der Platin-Oberfläche Sauerstoff reduziert wird, an den sogenannten „aktiven Zentren“. Man muss also einen großen Teil des Platins gewissermaßen verschwenden – denn das meiste davon wird in der Lebenszeit des Fahrzeugs nie an einer Reaktion beteiligt sein. Könnte man einen größeren Teil der Oberfläche dazu bringen, Sauerstoff abzuspalten, müsste man deutlich weniger des teuren und seltenen Materials einsetzen.
Doch dazu müsste man erst einmal die Mechanismen verstehen können, nach denen einige Stellen der Oberfläche arbeiten und andere passiv bleiben. Bisher tappte man dabei gleichsam im Dunkeln, weil man meist indirekt über die Energieausbeute feststellte, wie viel oder wenig Aktivität an einer Oberfläche herrscht. Ein anderes Problem ist die Vergröberung der Oberfläche, bei deren Beobachtung kürzlich japanische Wissenschaftler von Toyota und des Japan Fine Ceramics Centers einen kleinen Erfolg vermeldeten.