Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Platin verbindet

22.07.2011
Millionenförderung aus den USA für Katalyse in wasserstoffbasierten Brennstoffzellen

„In den letzten Jahren wurde im Bereich Elektromobilität vor allem die Forschung zur Li-Ionen-Batterietechnologie gefördert. Doch die Grenzen dieser Technologie werden immer offensichtlicher“, sagt Peter Strasser, Professor für Technische Chemie an der TU Berlin.

„Damit kehrt die Idee von wasserstoffbasierter Elektromobilität langsam ins Zentrum der Aufmerksamkeit zurück. Bei dieser Technologie speist eine Brennstoffzelle als Energiewandler den Elektromotor. Denkbar wäre es auch, eine Brennstoffzelle als ,range extender’ – also als Zusatzgerät zur Erhöhung der Reichweite – im Zusammenspiel mit einer Li-Batterie zu verwenden.“

Sein Forscherteam ist Teil eines Exzellenzprojektes des US-amerikanischen Energieministeriums, das neue nanostrukturierte Materialien erforscht. Die Forscher wollen die katalytische Umwandlung von Wasserstoff und Sauerstoff in nutzbare Elektrizität in Brennstoffzellen effizienter und kostengünstiger machen. Insgesamt 5,3 Millionen US-Dollar bewilligte das US-Ministerium jetzt für die nächsten drei Jahre. Etwa 1,5 Millionen Dollar davon fließen an die TU Berlin. Das TU-Team arbeitet eng mit zwei industriellen Partnern zusammen, sowie mit drei akademischen Institutionen, mit dem Massachussetts Institute of Technology (MIT), der Northeastern University und der George Washington University.

Wasserstoffbrennstoffzellen nutzen molekularen Wasserstoff als Energie-speicher. Dessen Speicherdichte ist fast 200-mal höher als die einer Li-Ionen-Batterie. Im wasserstoffbasierten Brennstoffzellenantrieb wird die chemische Wasserstoffenergie in elektrische Energie umgewandelt. Obwohl die praktische Umwandlungseffizienz dabei derzeit nur etwa 50 Prozent beträgt, benötigt ein Elektromobil nur etwa sechs Kilogramm Wasserstoff für 450 Kilometer Reichweite, und das Tanken dauert nur sechs Minuten. Eine typische Li-Ionen-Batterie ist dagegen mindestens 200 Kilo schwer, braucht sechs bis neun Stunden beim Laden und reicht dabei nur für 200 Kilometer. Hinzu kommt, dass das Fahrzeug wegen der fehlenden Abwärme bei reinem Batterieantrieb auch elektrisch klimatisiert werden muss, was die Reichweite nochmals deutlich senken kann.

„Auch beim Kostenvergleich schneidet die Brennstoffzelle erheblich besser ab“, erklärt Strasser. „Li-Ionen-Batterien kosten derzeit etwa 300 Euro pro Kilowattstunde. 200 Kilometer Reichweite schlagen so mit rund 12 000 Euro in einem typisch dimensionierten Fahrzeug zu Buche. Mit einer Brennstoffzelle der neuesten Generation liegt eine vergleichbare Leistungscharakteristik bei etwa 5000 Euro. Die Reichweite hängt dabei natürlich von der Größe des Tanks ab, nicht von der der Brennstoffzelle.“ Vor allem macht das als Katalysator in der Brennstoffzelle eingesetzte Edelmetall Platin in nanostrukturierter Form die Sache teuer. Peter Strasser und seine Kollegen im Verbundprojekt wollen genau diesen Kostenanteil senken. Bislang benötigte man 0,8 Gramm Platin pro Kilowatt Leistung. Die Wissenschaftler wollen diese Menge auf 0,1 Gramm pro Kilowatt senken. Bei einem Platinpreis von etwa 40 Euro pro Gramm würde dann der Platinkatalysator lediglich 400 Euro an den Brennstoffzellkosten ausmachen. Eine vergleichbare Platinmenge befindet sich heute in jedem Abgaskatalysator.

Besserer Katalysator – günstiger im Ressourcenverbrauch

Die Arbeitsgruppe um Professor Strasser arbeitet bereits seit 2005 an einer neuen Familie von nanostrukturierten Brennstoffzellkatalysatoren. Sie bestehen aus einem platinarmen Kern, umgeben von einer hauchdünnen platinreichen Schale. Das senkt erstens die benötigte Platinmenge, zweitens katalysiert die Platinschale die chemischen Prozesse um ein Vielfaches besser als reines Platin. Die Lebensdauer des Materials im laufenden Brennstoffzellenbetrieb ist allerdings noch eine Herausforderung. Strasser und sein Team suchen daher nach Möglichkeiten, die Kern-Schale-Konfiguration durch neuartige Trägermaterialien zu stabilisieren, vor allem durch stickstoffhaltige Kohlenstoffe, aber auch durch Hinzufügen von zusätzlichen Metallpartikeln in den Kern.

„Dieses internationale Verbundprojekt, in dem sich die Herstellung von neuen Nanomaterialen und die grundlegende elektrochemische Charakterisierung in Brennstoffzellen mit modernen röntgenbasierten Untersuchungsmethoden an Großforschungseinrichtungen, wie dem ,Bessy II‘ in Berlin oder dem Brookhaven National Laboratory in den USA, interdisziplinär verbinden, spiegelt die Bedeutung des aktuellen For-schungsbereichs ,Energiematerialien‘ wider“, erklärt Peter Strasser. „Denn wenn wir technisch erfolgreich sind, kann dieses Projekt die breitere Kommerzialisierung der Brennstoffzellentechnologie stark beschleunigen.“

Weitere Informationen erteilt Ihnen gern: Prof. Dr. Peter Strasser, Technische Universität Berlin, Fakultät II Mathematik und Naturwissenschaften, Institut für Chemie, Fachgebiet Technische Chemie, Tel.: 030/314-29542, E-Mail: pstrasser@tu-berlin.de

Stefanie Terp | idw
Weitere Informationen:
http://www.tu-berlin.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Sollbruchstellen im Rückgrat - Bioabbaubare Polymere durch chemische Gasphasenabscheidung
02.12.2016 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

nachricht "Fingerabdruck" diffuser Protonen entschlüsselt
02.12.2016 | Universität Leipzig

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Greifswalder Forscher dringen mit superauflösendem Mikroskop in zellulären Mikrokosmos ein

Das Institut für Anatomie und Zellbiologie weiht am Montag, 05.12.2016, mit einem wissenschaftlichen Symposium das erste Superresolution-Mikroskop in Greifswald ein. Das Forschungsmikroskop wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem Land Mecklenburg-Vorpommern finanziert. Nun können die Greifswalder Wissenschaftler Strukturen bis zu einer Größe von einigen Millionstel Millimetern mittels Laserlicht sichtbar machen.

Weit über hundert Jahre lang galt die von Ernst Abbe 1873 publizierte Theorie zur Auflösungsgrenze von Lichtmikroskopen als ein in Stein gemeißeltes Gesetz....

Im Focus: Durchbruch in der Diabetesforschung: Pankreaszellen produzieren Insulin durch Malariamedikament

Artemisinine, eine zugelassene Wirkstoffgruppe gegen Malaria, wandelt Glukagon-produzierende Alpha-Zellen der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) in insulinproduzierende Zellen um – genau die Zellen, die bei Typ-1-Diabetes geschädigt sind. Das haben Forscher des CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit mit modernsten Einzelzell-Analysen herausgefunden. Ihre bahnbrechenden Ergebnisse werden in Cell publiziert und liefern eine vielversprechende Grundlage für neue Therapien gegen Typ-1 Diabetes.

Seit einigen Jahren hatten sich Forscher an diesem Kunstgriff versucht, der eine simple und elegante Heilung des Typ-1 Diabetes versprach: Die vom eigenen...

Im Focus: Makromoleküle: Mit Licht zu Präzisionspolymeren

Chemikern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es gelungen, den Aufbau von Präzisionspolymeren durch lichtgetriebene chemische Reaktionen gezielt zu steuern. Das Verfahren ermöglicht die genaue, geplante Platzierung der Kettengliedern, den Monomeren, entlang von Polymerketten einheitlicher Länge. Die präzise aufgebauten Makromoleküle bilden festgelegte Eigenschaften aus und eignen sich möglicherweise als Informationsspeicher oder synthetische Biomoleküle. Über die neuartige Synthesereaktion berichten die Wissenschaftler nun in der Open Access Publikation Nature Communications. (DOI: 10.1038/NCOMMS13672)

Chemische Reaktionen lassen sich durch Einwirken von Licht bei Zimmertemperatur auslösen. Die Forscher am KIT nutzen diesen Effekt, um unter Licht die...

Im Focus: Neuer Sensor: Was im Inneren von Schneelawinen vor sich geht

Ein neuer Radarsensor erlaubt Einblicke in die inneren Vorgänge von Schneelawinen. Entwickelt haben ihn Ingenieure der Ruhr-Universität Bochum (RUB) um Dr. Christoph Baer und Timo Jaeschke gemeinsam mit Kollegen aus Innsbruck und Davos. Das Messsystem ist bereits an einem Testhang im Wallis installiert, wo das Schweizer Institut für Schnee- und Lawinenforschung im Winter 2016/17 Messungen damit durchführen möchte.

Die erhobenen Daten sollen in Simulationen einfließen, die das komplexe Geschehen im Inneren von Lawinen detailliert nachbilden. „Was genau passiert, wenn sich...

Im Focus: Neuer Rekord an BESSY II: 10 Millionen Ionen erstmals bis auf 7,4 Kelvin gekühlt

Magnetische Grundzustände von Nickel2-Ionen spektroskopisch ermittelt

Ein internationales Team aus Deutschland, Schweden und Japan hat einen neuen Temperaturrekord für sogenannte Quadrupol-Ionenfallen erreicht, in denen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

Experten diskutieren Perspektiven schrumpfender Regionen

01.12.2016 | Veranstaltungen

Die Perspektiven der Genom-Editierung in der Landwirtschaft

01.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Parkinson-Krankheit und Dystonien: DFG-Forschergruppe eingerichtet

02.12.2016 | Förderungen Preise

Smart Data Transformation – Surfing the Big Wave

02.12.2016 | Studien Analysen

Nach der Befruchtung übernimmt die Eizelle die Führungsrolle

02.12.2016 | Biowissenschaften Chemie