Statt Platin: Eisenkatalysator macht Wasserstoff-Brennstoffzellen deutlich günstiger

Ein großes Problem bei der Wasserstoff-Brennstoffzelle ist der Preis. Damit das System funktioniert, wird ein Katalysator benötigt, der die Brennstoffzellenreaktionen deutlich beschleunigt. Normalerweise handelt es sich dabei um Edelmetalle der Platingruppenmetalle, die entsprechend teuer sind. Nebenbei punkten sie auch mit hoher Effizienz und enormer Langlebigkeit, sind aber sehr selten und äußerst begehrt. Eisen könnte eine preiswerte Alternative sein, leider ist das Metall instabil, weil es schnell korrodiert, und auch die Leistungskraft lässt zu wünschen übrig. Allerdings ist das kostengünstige und leicht verfügbare Metall modifizierbar – und dann klappt es doch!

Werden Wasserstoff-Brennstoffzellen bald erschwinglich?

Batterien, die Notebooks und Fahrzeuge versorgen können

Wissenschaftler an der University of Buffalo geben sich seit Jahren größte Mühe, Eisenkatalysatoren für Wasserstoff-Brennstoffzellen tauglich zu machen. Sie suchen den Anstoß für die Energierevolution, den Schlüssel zu grünen Akkus, die nicht an die Steckdose müssen und nichts weiter ausscheiden als Wasser. Jetzt glauben sie, das Ei des Kolumbus entdeckt zu haben, einen Katalysator aus Eisen, Stickstoff und Kohlenstoff, der die vorgegebenen drei Hauptziele des US-Energieministeriums (DOE) erfüllt: Er soll langlebig sein, zugleich effizient arbeiten und wenig kosten. Die damit ausgerüsteten Batterien sollen sowohl zum Antrieb von Notebooks tauglich sein als auch dazu, Fahrzeuge zu bewegen und Kraftwerke zu betreiben.

Das Endprodukt übertrifft die DOE-Zielvorgaben für 2025

Der Hauptautor der vorliegenden Studie, Dr. Gang Wu, gibt an, jahrelang für diesen Durchbruch geforscht zu haben. Nun, so glaubt er, wird es endlich gelingen, das »enorme Potential von Wasserstoff-Brennstoffzellen freizusetzen«. Das Herzstück der Erfindung, den Katalysator auf Eisenbasis, haben die Wissenschaftler mit vier Stickstoffatomen je Eisenmolekül versehen und anschließend in Graphenschichten eingebettet. Dabei übten sie laut Wu eine genaue atomare Kontrolle über die geometrischen und chemischen Strukturen aus. Das Endprodukt übertrifft die DOE-Zielvorgaben für die elektrische Stromdichte, die für das Jahr 2025 greift. Die Haltbarkeit entspricht beinahe den erwähnten Metallen der Platingruppe. In Folgestudien soll der Katalysator noch weiter verbessert werden, danach besteht eine reelle Chance, dass preislich erschwingliche, hochwertige Wasserstoff-Brennstoffzellen den Markt erobern.