Einem internationalen Forschungsteam unter Leitung der Universität Bern ist es gelungen, einen Elektrokatalysator für Wasserstoff-Brennstoffzellen zu entwickeln. Im Gegensatz zu den heute üblichen Katalysatoren kommt dieser ohne Kohlenstoffträger aus. Dadurch ist er deutlich stabiler. Das neue Verfahren ist industriell anwendbar. Es kann zur weiteren Optimierung von brennstoffzellenbetriebenen Fahrzeugen ohne CO2-Ausstoß genutzt werden.

Brennstoffzellen gewinnen als Alternative zur batteriebetriebenen Elektromobilität im Schwerverkehr an Bedeutung. Insbesondere da Wasserstoff ein CO2-neutraler Energieträger ist, wenn er aus erneuerbaren Quellen gewonnen wird. Für eine effiziente Arbeitsweise benötigen Brennstoffzellen einen Elektrokatalysator. Dieser verbessert die elektrochemische Reaktion, bei der der Strom erzeugt wird.

Brennstoffzellen verlieren an Effizienz und Stabilität

Die heute standardmässig dafür eingesetzten Katalysatoren aus Platin-Kobalt-Nanopartikeln besitzen gute katalytische Eigenschaften. Sie benötigen nur so wenig wie nötig an seltenem und teurem Platin. Damit der Katalysator in der Brennstoffzelle eingesetzt werden kann, muss er über eine Oberfläche mit sehr kleinen Platin-Kobalt-Partikeln im Nanometer-Bereich verfügen. Die Partikel werden auf ein leitfähiges Trägermaterial aus Kohlenstoff aufgetragen. Da die kleinen Partikel und auch der Kohlenstoff in der Brennstoffzelle Korrosion ausgesetzt sind, verliert die Zelle mit der Zeit an Effizienz und Stabilität.

Einem internationalen Team unter Leitung von Professor Matthias Arenz vom Departement für Chemie und Biochemie (DCB) der Universität Bern ist es nun gelungen einen Elektrokatalysator ohne Kohlenstoffträger herzustellen. Im Gegensatz zu bestehenden Katalysatoren besteht er aus einem dünnen Metallnetzwerk und ist dadurch langlebiger.

“Der von uns entwickelte Katalysator erreicht eine große Leistungsfähigkeit und verspricht einen stabilen Brennstoffzellenbetrieb auch bei höherer Temperatur und hoher Stromdichte.”
Matthias Arenz.

Die Resultate wurden im Fachjournal Nature Materials publiziert. Die Studie ist eine internationale Zusammenarbeit des DCB unter anderen mit der Universität Kopenhagen und dem Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie, bei der auch die Infrastruktur der Swiss Light Source (SLS) am Paul Scherrer Institut zum Einsatz kam.

(Quelle: Universität Bern)