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Forschung

Besser als Platin

Montag, 17. Mai 2010

Eine neue Legierung für Katalysatoren kann 80 Prozent der Kosten von Brennstoffzellen senken

Peter Strasser untersucht innovative Platin-Legierungen, die für Brennstoffzellen geeignet sind
Lupe

TU-Professor Peter Strasser hat zusammen mit amerikanischen Kollegen den Wirkmechanismus eines neuen Katalysators entschlüsselt, der die Platin-Menge und damit die Kosten von Brennstoffzellen um über 80 Prozent senken kann. Das berichten die Forscher in der neuen Ausgabe der Zeitschrift "Nature Chemistry". Der Chemiker ist Mitglied im Exzellenzcluster UniCat.

Die Forscherinnen und Forscher erzeugten kugelförmige Katalysatoren mit einem Durchmesser von wenigen Nanometern, indem sie Platin-Partikel mit Kupfer mischten und anschließend das Kupfer teilweise wieder aus den Legierungspartikeln entfernten. Dabei bildete sich eine äußere Platin-Schale mit einer Dicke von nur wenigen Atomen. Die Forscher konnten auf atomarer Ebene nachweisen, dass durch den Mischungs- und Entmischungsprozess die Platin-Atome an der Oberfläche einen sehr viel kleineren Abstand haben als herkömmliches Platin.

Diese unnatürliche strukturelle kompressive Verspannung der obersten Atomlagen, so konnten die Forscher zeigen, führt zu einer reduzierten Bindungsstärke von Sauerstoffatomen auf diesen Partikeln. Dadurch werden diese neuartigen Platin-Legierungen zu besseren Katalysatoren für Brennstoffzellen als reines Platin; denn die Gesamtbildungsrate von Wasser und damit die elektrische Leistung der Brennstoffzelle werden stark erhöht. Die Wissenschaftler konnten weiterhin beweisen, dass sich mit Hilfe ihrer Methode die strukturelle Verspannung und damit die Aktivität des Katalysators stufenlos verändern lässt. Das macht eine Optimierung des Katalysators möglich. Strasser betont, dass eine ähnliche strukturelle Veränderung auch für andere Metalle möglich und sie damit für die Kostenreduktion von chemischen Prozessen mit Edelmetallen generell von Bedeutung sei. So erwarten Strasser und sein Team, dass ähnliche Kern-Schale-Strategien auch die Kosten von Wasserelektrolysatoren senken werden. Diese Geräte stellen aus Wasser und elektrischem Strom Wasserstoff her. Zukünftig wird man damit den überschüssigen Strom aus erneuerbaren Energiequellen, wie Windkraftwerken oder Solaranlagen, chemisch speichern.

tui / Quelle: "TU intern", 5/2010

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