Kobalt könnte Wasserstoffautos retten. Platin ist zu selten und teuer

Warum sind Wasserstoffautos inakzeptabel? Aus zwei Hauptgründen: Tankstellen für dieses Gas sind noch nicht sehr beliebt, und in einigen Ländern gibt es überhaupt keine. Darüber hinaus erfordern Brennstoffzellen die Verwendung von Platin, einem teuren und seltenen Element, das sich auf den Endpreis von FCEVs auswirkt. Daher arbeiten Wissenschaftler bereits daran, Platin durch Kobalt zu ersetzen.

Kobalt könnte Wasserstoffautos populär machen

Inhaltsverzeichnis

• Kobalt könnte Wasserstoffautos populär machen
  • Die Kobaltforschung hilft Brennstoffzellen im Allgemeinen

Kobalt ist ein Element mit einzigartigen Eigenschaften. Es wird bei der Kraftstoffentschwefelung in der Rohölraffination verwendet (ja, ja, Auch Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor benötigen Kobalt, um sich fortzubewegen.), wird es auch in der Elektrotechnik – und in vielen batteriebetriebenen Geräten – in den Kathoden von Lithium-Ionen-Zellen eingesetzt. In Zukunft könnte dies Wasserstoff-Brennstoffzellen-Fahrzeugen (FCEVs) helfen.

Wie BMW-Forschungs- und Entwicklungsleiter Klaus Fröhlich Anfang 2020 sagte, sind wasserstoffbetriebene Autos nirgends zu finden, weil Brennstoffzellen zehnmal teurer sind als Elektroantriebe. Der größte Teil der Kosten (10 Prozent der Zellkosten) entsteht durch den Einsatz von Platinelektroden, die in Brennstoffzellen als Katalysatoren wirken und die Reaktion von Wasserstoff mit Sauerstoff beschleunigen.

Wissenschaftler am Pacific Northwest National Laboratory beschlossen, Platinelektroden durch Kobaltelektroden zu ersetzenbei dem Metallatome mit Stickstoff- und Kohlenstoffatomen durchsetzt sind. Eine solche Struktur, in der Kobalt in speziell präparierten organischen Strukturen gehalten wird, sollte viermal stärker sein als eine aus Eisen (der Quelle). Letztendlich soll es auch günstiger sein als Platin; an Börsen ist der Preis für Kobalt etwa 1-mal niedriger als der Preis für Platin.

Die Kobaltforschung hilft Brennstoffzellen im Allgemeinen

Es stellte sich heraus, dass die Reaktivität eines solchen Mediums besser ist als die anderer Katalysatoren, die ohne die Anwesenheit von Platin oder Eisen hergestellt wurden. Außerdem konnte festgestellt werden, dass das beim Oxidationsprozess entstehende Wasserstoffperoxid (H2O2) zu einer Zersetzung und einer Verringerung der Effizienz des Katalysators führt. Dadurch konnten die Elektroden geschützt und die Festigkeit der Struktur erhöht werden, was in Zukunft die Lebensdauer der Elemente verlängern könnte.

Aktuelle Lebensdauer einer Platin-Brennstoffzelle wird bei intermittierendem Betrieb der Systeme auf etwa 6-8 Stunden geschätzt, was einen Dauerbetrieb von bis zu 333 Tagen ergibt bis 11 Jahre, vorbehaltlich einer Aktivität von 2 Stunden pro Tag. Zellen sind am stärksten von wechselnden Belastungen und Aktivitätsprozessen betroffen, die mit Inaktivität einhergehen, weshalb einige Experten ausdrücklich darauf hinweisen, dass sie nicht in Autos verwendet werden sollten.

Update 2020, Uhr. 12.: Die Originalversion des Textes erwähnt "Platinmembranen". Dies ist ein offensichtlicher Fehler. Die Oberfläche mindestens einer der Elektroden ist Platin. Dieses Foto zeigt deutlich die Platin-Katalysatorschicht, die sich unter der Membran befindet. Wir entschuldigen uns für die Unkonzentriertheit bei der Bearbeitung des Textes.

Fotofund: Illustration, Brennstoffzelle (c) Bosch/Powercell

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