Wasserstoffantrieb: Brennstoffzellen mit vielfach längerer Lebensdauer
An der University of California in Los Angeles(öffnet im neuen Fenster) wurde eine neuartige Materialstruktur für den Katalysator in Brennstoffzellen entwickelt. Das dafür benötigte Platin befindet sich in einer schützenden Hülle aus Graphen, behält dabei aber seine Wirkung auf die chemische Reaktion.
In den Tests konnte eine Leistung erzielt werden, die laut dem Forschungsteam mit Batterieantrieben vergleichbar ist. Stresstests, die die Belastung bei der praktischen Nutzung simulieren und den Rückschluss auf die Lebensdauer ermöglichen, ergaben währenddessen eine Lebensdauer von 200.000 Stunden. Die zugehörige Studie wurde in Nature Nanotechnology(öffnet im neuen Fenster) veröffentlicht.
Wichtig für die Wirtschaftlichkeit
Dieser prognostizierte Wert liegt bei mehr als dem Zehnfachen dessen, was bisher in ähnlichen Experimenten(öffnet im neuen Fenster) erreicht wurde. Weil das Platin, das essenziell für den Ablauf der chemischen Reaktion ist, im Normalfall nach und nach ausgewaschen wird, sinkt die Spannung einer Brennstoffzelle mit der Zeit. Bereits 8.000 Betriebsstunden gelten als guter Wert.
Beim Einsatz in Zügen und anderen schweren Fahrzeugen ist deshalb der Austausch nach vier bis acht Jahren notwendig. Das erhöht signifikant die Betriebskosten und stellt selbst gegenüber batteriebetriebenen Fahrzeugen einen erheblichen Nachteil dar, deren Batterien weniger häufig getauscht werden müssen.
Im Dauerbetrieb vorteilhaft
Sollte sich hingegen die Lebensdauer von 200.000 Stunden, was annähernd 23 Jahren ohne Unterbrechung entspricht, in der Praxis zumindest im Ansatz bewahrheiten, könnten zum Beispiel Züge, die für eine Betriebsdauer von 30 bis 40 Jahren ausgelegt sind, mit einer einzigen Brennstoffzelle auskommen.
Weil auch für die Aufspaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff üblicherweise Platin als Katalysator zum Einsatz kommt, könnte die Technik auch bei der Herstellung von Wasserstoff zu Kostensenkungen beitragen.
Noch handelt es sich aber um ein Laborexperiment und Stresstests sind noch kein Betrieb unter realen Bedingungen. Aber selbst, wenn die tatsächliche Brennstoffzelle nur ein Zehntel der demonstrierten Lebensdauer aufweisen könnte, wäre es noch immer ein großer Schritt, an dem beispielsweise auch das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit(öffnet im neuen Fenster) in Darmstadt derzeit forscht.