Platin zu teuer? Neuer Katalysator senkt Brennstoffzellenkosten

Das Imperial College London hat eine Wasserstoff-Brennstoffzelle entwickelt, die einen Katalysator aus Eisen anstelle von seltenem und teurem Platin verwendet, wodurch die Kosten für Wasserstoff-Brennstoffzellen gesenkt werden. Die Technologie ermöglicht den weit verbreiteten Einsatz von Wasserstoffkraftstoffen und wird die Welt letztendlich auf den Weg zu Netto-Null-Emissionen bringen, indem sie die Treibhausgasemissionen reduziert.

Wasserstoff-Brennstoffzellen wandeln Wasserstoff in Strom um, wobei das einzige Nebenprodukt Wasserdampf ist, was sie zu einer attraktiven grünen Alternative macht, insbesondere für die Automobilindustrie. Ihre weit verbreitete Verwendung wurde jedoch zum Teil durch die Kosten einer der Hauptkomponenten behindert. Um die Reaktionen zu erleichtern, die Strom erzeugen, setzen Brennstoffzellen auf Katalysatoren aus Platin, die teuer und knapp sind.

Der leitende Forscher Professor Anthony Kousenak vom Department of Chemistry von Imperial sagte: "Derzeit stammen rund 60% der Kosten einer einzelnen Brennstoffzelle aus Platinkatalysatoren. Damit Brennstoffzellen eine wirklich praktikable Alternative zu fossilen Brennstoffen sind, müssen wir die Kosten senken. "

Jetzt hat ein europäisches Team unter der Leitung von Forschern des Imperial College London einen Katalysator entwickelt, der nur Eisen, Kohlenstoff und Stickstoff verwendet, ein billiges und leicht verfügbares Material, und hat gezeigt, dass es verwendet werden kann, um Kraftstoffe mit Hochleistungsbatterien zu betreiben. Ihre Ergebnisse wurden am 25. in der Zeitschrift Nature Catalysis veröffentlicht.

In diesem neuen Katalysator wird das gesamte Eisen in einer leitfähigen Kohlenstoffmatrix in Form von Einzelatomen dispergiert. Alle Atome darin sind gruppiert, was es reaktiver macht. Diese Eigenschaften führen dazu, dass Eisen die in Brennstoffzellen benötigten Reaktionen erleichtert und ein guter Ersatz für Platin ist. In Labortests zeigte das Team, dass sich in einem echten Brennstoffzellensystem die Leistung des einatomigen Eisenkatalysators der von platinbasierten Katalysatoren annähert.

Darüber hinaus könnte die vom Team entwickelte Methode auch auf andere Anwendungen jenseits von Brennstoffzellen anwendbar sein, wie z.B. chemische Reaktionen, bei denen Luftsauerstoff anstelle teurer chemischer Oxidationsmittel als Reaktanden verwendet wird, und Abwasserbehandlung, bei der Luft zur Entfernung schädlicher Schadstoffe verwendet wird.

Hauptautor Dr. Assad Mahmood vom Department of Chemistry von Imperial sagte: "Wir haben eine neue Methode entwickelt, um eine Reihe von "Einzelatom" -Katalysatoren zu erzeugen, die die Grundlage für eine neue Reihe von Chemie und Elektrochemie bilden. Der Prozess bietet Chancen. Insbesondere verwendeten wir eine synthetische Methode namens "Transmetallation", die die Bildung von Eisenclustern während der Synthese vermeidet. Dieser Prozess kann für andere Wissenschaftler hilfreich sein, die ähnliche Katalysatoren vorteilhaft herstellen möchten. "