Temperatur gebracht werden, bilden sich Nanopartikel
aus Kobalt – die Forscher haben es aber
auch schon mit Eisen und Nickel probiert. Kobalt
sei am effektivsten gewesen. Laut den Forschern,
die von Kollegen der Stanford University unterstützt
werden, arbeitet ihr Katalysator ebenso gut
wie jener auf der Basis von Platin, wie ihn die
Industrie einsetzt.
Effizientere Stromerzeugung
Für die Nutzung erneuerbarer Energien sind
Festoxid-Brennstoffzellen aus keramischen Materialien
interessant, da sie beispielsweise Biomasse
und Flüssiggas effizient in Strom umwandeln
können. Ein Problem dabei ist aber die Lebensdauer
der Geräte. Eben diese lässt sich aber mit
ein klein wenig Metall deutlich steigern, wie Forscher
des Korea Advanced Institute of Science and
Technology (KAIST) herausfanden. Denn eine
Dotierung mit minimalen Metallmengen mache
die gängigen Kathoden deutlich haltbarer.
Die Kathode ist, wie die Forscher betonen, ein
Schlüsselfaktor für die Leistungsfähigkeit von
Festoxid-Brennstoffzellen. Üblicherweise kommen
daher Oxid-Materialien mit Perowskit-
Struktur als Kathode zum Einsatz. Denn diese
bieten eine anfangs sehr hohe Leistungsfähigkeit.
Allerdings baut sich diese relativ schnell ab, was
die Lebensdauer der Brennstoffzellen begrenzt.
Eben dem lässt sich aber mit Metall entgegenwirken,
wie das KAIST-Team mithilfe von Computerchemie
64 UMWELTTECHNIK- & ENERGIE-GUIDE 2018/19
und experimentellen Daten nachweisen
konnte.
Denn der Abbau der gängigen Oxid-Kathoden
hängt damit zusammen, dass sich an der Oberfläche
Sekundärphasen wie insbesondere
Strontiumoxide ablagern. Wie das KAIST-Team
festgestellt hat, begünstigen lokale Materialbelastungen
rund um Strontium-Atome in der
Perowskit-Struktur diese Ablagerungen.
Durch an geeigneten Stellen in das Materialgitter
eingefügte Metalle können ebendiese Belastungen
reduziert werden. Das behindert störende
Strontiumoxid-Ablagerungen, sodass die Kathode
und damit die Brennstoffzelle länger hält, erklären
die Wissenschaftler.
Kobalt gilt als
kostengünstige
Alternative zur
teuren Platinbeschichtung.