Katalysatoren ohne Platin

Brennstoffzellen sind einer der Hoffnungsträger im Kampf gegen den Klimawandel. Sie erzeugen Strom aus Wasserstoff mit Hilfe von Sauerstoff aus der Luft. Anstelle von Abgasen entsteht Wasser. Der erforderliche Wasserstoff kann beispielsweise mit Sonnenenergie erzeugt werden. Leider hat die Sache einen Haken: Die hohen Kosten.

Die hohen Kosten entstehen auch deshalb, weil für die Stromerzeugung mit Brennstoffzellen teure Edelmetalle wie Platin als Katalysator benötigt werden. Nun scheint sich jedoch eine Alternative aufzutun. Eine internationale Forschergruppe unter Beteiligung der Jacobs University aus Bremen hat einen Katalysator für Brennstoffzellen entwickelt, der angeblich ganz ohne Platin auskommt und trotzdem äußerst effizient arbeitet.

Kombination von Graphen und Polyoxometallat

Das Ausgangsmaterial für den neuen Katalysator ist Graphen. Graphen ist nach Angaben der Forschergruppe reißfester als Stahl und zugleich superleicht, biegsam und durchsichtig. Außerdem leitet es hervorragend Strom. Sind einige Sauerstoffverbindungen an das Graphen gebunden, spricht man von Graphenoxid (kurz GO). Solches Graphenoxid, das leichter zu verarbeiten ist als reines Graphen, stellten die Forscher her. Auf eine dünne Graphenoxid-Schicht trugen sie dann ein so genanntes Polyoxometallat (kurz POM) auf. Dieses POM übernahm die Funktion des Platins als Katalysator.

„Es ist schon länger bekannt, dass dieses Polyoxometallat mit der verkürzten Summenformel P8W48 an positiv geladene Teilchen oder Oberflächen andocken kann und dabei sehr stabil ist. So kamen wir in Bremen auf die Idee, es als Katalysator zu nutzen“, erklärt Professor Ulrich Kortz vom Department of Life Sciences and Chemistry der Jacobs University. „Es war ein Volltreffer! Die Effizienz unseres Katalysators war sogar noch höher als die eines Platinkatalysators. Und er funktionierte auch noch nach tausend Versuchen.“

„Das ist ein hochspannendes Ergebnis“, so Kortz weiter. „Bei Brennstoffzellen sind die Kosten ein ganz wichtiger Faktor. Wir haben nun ein hocheffizientes System entwickelt, das um ein Vielfaches billiger ist als Platin.“

Die Chancen, dass der neue Katalysator die Brennstoffzellen der Zukunft beeinflusst, stehen nicht schlecht, glauben die Forscher. „Im Idealfall kommt es am Ende zu einer industriellen Anwendung“, so Kortz. „Nun gilt es, mit den richtigen Partnern aus der Industrie zu verhandeln. Brennstoffzellen sind ein wichtiges Thema der Gegenwart und der Zukunft. Die Möglichkeiten eines so effizienten und gleichzeitig kostengünstigen Systems sind da sicher mannigfaltig.”