Der neue Elektrolytkatalysator für Brennstoffzellen besteht aus einem dünnen Platin-Kobalt-Legierungsnetzwerk und kommt im Gegensatz zu den heute üblichen Katalysatoren ohne Kohlenstoffträger aus. (Bild: Gustav Sievers)
Forscher der Universität Bern haben zusammen mit Partnern einen Katalysator für Brennstoffzellen entwickelt, der im Gegensatz zu heute üblichen Katalysatoren ohne Kohlenstoffträger auskommt und dadurch deutlich stabiler ist. Das neue Verfahren ist industriell anwendbar und kann zur weiteren Optimierung von brennstoffzellenbetriebenen Fahrzeugen ohne CO₂-Ausstoß genutzt werden.
Die heute eingesetzten Katalysatoren aus Platin-Kobalt-Nanopartikeln besitzen gute katalytische Eigenschaften und benötigen nur wenig Platin. Damit der Katalysator in der Brennstoffzelle eingesetzt werden kann, muss er über eine Oberfläche mit Platin-Kobalt-Partikeln im Nanometer-Bereich verfügen, die auf ein leitfähiges Trägermaterial aus Kohlenstoff aufgetragen wird. Da die kleinen Partikel und auch der Kohlenstoff in der Brennstoffzelle Korrosion ausgesetzt sind, verliert die Zelle mit der Zeit an Effizienz und Stabilität.
„Unsere Motivation war es, einen Elektrokatalysator ohne Kohlenstoffträger herzustellen, der dennoch leistungsfähig ist“, sagte Professor Matthias Arenz vom Departement für Chemie und Biochemie (DCB) der Universität Bern. Die Idee konnten die Forschenden mit Hilfe des Sputterns in die Tat umsetzen. „Mit dem speziellen Sputterverfahren und anschließender Behandlung kann eine sehr poröse Struktur erreicht werden, die dem Katalysator eine große Oberfläche gibt und gleichzeitig selbsttragend ist“, erläuterte Dr. Gustav Sievers, Studien-Erstautor vom Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie. Ein Kohlenstoffträger ist somit überflüssig.
Der von ihnen entwickelte Katalysator erreiche eine große Leistungsfähigkeit und verspreche einen stabilen Brennstoffzellenbetrieb auch bei höherer Temperatur und hoher Stromdichte, sagte Arenz.
(gk)
