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Brennstoffzelle der Zukunft mit weniger Platin

FCEV: Golf Kombi HyMotion Fuel Cell Hybrid – Bildnachweis: Volkswagen

Volkswagen und US-Elite-Uni Stanford entwickeln gemeinsam

Noch ist das technologische rennen offen: Die Brennstoffzelle sehen Experten als ernstzunehmende Alternative zum klassischen batterie-elektrisch angetriebenen Auto an. Die Brennstoffzelle hat großes Potenzial in der emissionsfreien Mobilität. Die Vorteile gegenüber aktuellen Elektro-Fahrzeugen sind gravierend. In Punkto Effizienz, Reichweite und Tankzeiten sind Autos mit Brennstoffzelle vergleichbar mit konventionellen Verbrennungsmotoren. Als Emissionen gibt das Fahrzeug allerdings nur Wasser und Wärme ab. Auf Grund der vergleichsweise hohen Produktionskosten ist die Brennstoffzelle aktuell noch ein Nischenprodukt. Mit Hilfe der neuen Katalysatortechnologie würde die Wirtschaftlichkeit jedoch enorm steigen. Damit wäre die Brennstoffzelle eine echte Alternative zu batterieelektrischen Antrieben und dem klassischen Verbrennungsmotor. Die Aufgabe der Forscher ist es nun, die im Labor erzielten Ergebnisse als nächstes auf die industrielle Großproduktion zu übertragen.

Das größte Problem aktuell für einen Druchbruch der Brennstoffzelle sind jedoch die vergleichsweise hohen Kosten der Technologie. Diesen Nachteil konnte nun eine Kooperation von Volkswagen und der renommierten US-Universität Stanford dank 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.

In einem von Volkswagen und der Universität Stanford neu entwickelten Verfahren werden Platinatome gezielt auf eine Kohlenstoffoberfläche gesetzt, um dadurch extrem dünne Partikel zu erzeugen. Dadurch kann die derzeitig benötigte Menge an Platin auf einen Bruchteil verringert werden. Zusätzlich erhöht sich die Effizienz des neuentwickelten Brennstoffzellenkatalysators im Vergleich zur aktuellen Technik um das Dreifache, während Gleichzeitig die Haltbarkeit erhöht wird.

Von den neuen Erkenntnissen der Forscher profitieren also nicht nur Brennstoffzellen. Dr. Thomas Schladt aus der Volkswagen Konzernforschung: „Dies ist natürlich auch für andere automobile Anwendungsbereiche interessant, wie z.B. Batterien. Die modifizierte Variante der ALD (atomic layer deposition), die hier entwickelt wurde, hebt das Ganze jedoch auf eine ganz neue Ebene.“