Kosten der Technologie senken
Die Brennstoffzelle wird zunehmend als ernst zu
nehmende Alternative zum klassischen E-Auto
mit Batteriezellen angesehen. Das größte Problem
sind jedoch die relativ hohen Kosten der Technologie.
Diesen Nachteil will nun eine Kooperation
von Volkswagen und der US-Universität Stanford
mittels eines neu entwickelten Verfahrens deutlich
verringern.
Einer der größten Kostentreiber bei der Brennstoffzelle
ist vor allem der Einsatz des Edelmetalls
Platin. Platin wird als Katalysator benötigt, um
die Brennstoffzelle zu betreiben. Das Material
wird als Partikel auf Kohlenstoffpulver verteilt.
Der gewünschte katalytische Prozess findet allerdings
nur an der Oberfläche der Platinpartikel
statt, wodurch große Mengen des kostenintensiven
Materials verschwendet werden, erklären die
Forscher.
In dem neu entwickelten Verfahren werden hingegen
Platinatome gezielt auf eine Kohlenstoffoberfläche
gesetzt, um so extrem dünne Partikel
zu erzeugen. Dadurch kann die derzeitig
benötigte Menge an Platin auf einen Bruchteil
verringert werden. Zusätzlich erhöht sich die
Effizienz des neu entwickelten Brennstoffzellenkatalysators
im Vergleich zur aktuellen Technik
um das Dreifache, während gleichzeitig die Haltbarkeit
2018/19 UMWELTTECHNIK- & ENERGIE-GUIDE 65
erhöht wird.
Lebensdauer von Brennstoffzellen deutlich
steigern
„Diese Technologie eröffnet enorme Möglichkeiten
für die Kostenreduktion, da die eingesetzte
Edelmetallmenge minimiert wird. Gleichzeitig
steigen Lebensdauer und Katalysatorperformance.
Neben der Brennstoffzelle bietet die Atomlagenabscheidung
aber auch eine ganze Reihe weiterer
Anwendungsmöglichkeiten, bei denen Hochleistungsmaterialien
benötigt werden, wie z. B. bei
Lithium-Ionen-Batterien der nächsten Generation“,
erklärt Professor Fritz Prinz von der
Universität Stanford.
Von den neuen Erkenntnissen profitieren also
nicht nur Brennstoffzellen. „Dies ist natürlich
auch für andere automobile Anwendungsbereiche
interessant, wie etwa Batterien. Die modifi zierte
Variante der Atomic Layer Deposition (ALD), die
hier entwickelt wurde, hebt das Ganze jedoch auf
eine ganz neue Ebene“, unterstreicht Thomas
Schladt aus der Volkswagen-Konzern forschung.
Die Brennstoffzelle hat großes Potenzial in der
emissionsfreien Mobilität, denn die Vorteile
gegenüber aktuellen Elektrofahrzeugen seien „gravierend“.
In puncto Effizienz, Reichweite und
Tankzeiten seien Autos mit Brennstoffzelle vergleichbar
mit konventionellen Verbrennungsmotoren.
Mithilfe der neuen Katalysatortechnologie
würde die Wirtschaftlichkeit enorm
steigen. Damit wäre die Brennstoffzelle „eine
echte Alternative zu batterieelektrischen Antrieben
und dem klassischen Verbrennungsmotor“.
Die Aufgabe der Forscher sei es nun, die im Labor
erzielten Ergebnisse als Nächstes auf die industrielle
Großproduktion zu übertragen.
www.en.aau.dk
www.inl.gov
www.gatech.edu
www.ucr.edu
www.kaist.edu
www.vw.com
www.me.stanford.edu
Fotos: Pixabay, Fotolia/tomas, angellodeco