Tokio (JAPANMARKT/jek) – Warum lassen Brennstoffzellen mit der Zeit in der Leistung nach? Der Katalysator aus Platin ist dafür verantwortlich, aber bis jetzt wurde die genaue Ursache nicht identifiziert. Jetzt ist Forschern des Japan Fine Ceramics Center (JFCC) und von Toyota ein Durchbruch gelungen.
Platin-Katalysator “nutzt ab”
Die Stromerzeugung in einer Brennstoffzelle beruht auf einer chemischen Reaktion zwischen dem Luftsauerstoff und dem Wasserstoff aus dem Fahrzeugtank. Platin wird dabei als Katalysator benötigt, um diese Reaktion stabil zu gestalten. In Dauerhaltbarkeitstests zeigte sich jedoch dass die Leistung einzelner Zellen nachlassen kann.
Als Grund dafür wurde eine verringerte Reaktionsfähigkeit des Platin-Materials identifiziert, die dadurch entsteht dass sich die einzelnen Platin-Teilchen zu immer größeren Strukturen verbinden. Die chemisch wirksame Oberfläche wird dadurch mit der Zeit immer kleiner.
Die sogenannte Vergröberung der Platin-Nanoteilchen konnte bisher nur durch einen Vorher-Nachher-Vergleich festgestellt werden. Ohne Einblicke in den Prozess, der zu dieser Vergröberung führte, konnten nur Vermutungen zu den Ursachen angestellt werden.
Neue Beobachtungsmethode
Nun konnten Toyota und das Japan Fine Ceramics Center eine neue Technik für die Beobachtung entwickeln, um das Verhalten von Platinpartikeln in Nanometer-Größe bei chemischen Reaktionen in der Brennstoffzelle zu überwachen. Dadurch lassen sich in der Zukunft effizientere und haltbarere Brennstoffzellen produzieren.
Die neue Methode kann dabei helfen, Punkte auf dem Karbonträgermaterial zu entdecken, an denen sich das Platin zusammenschließt, und auch die jeweilige Stromabgabe während des Vergröberungsprozesses zu identifizieren.
Sie trägt auch dazu bei, die unterschiedlichen Eigenschaften verschiedener Trägermaterialien zu analysieren. Ziel ist es, aus den Beobachtungen Maßnahmen abzuleiten, die zur Verbesserung von Leistungsfähigkeit und Haltbarkeit des Katalysatormaterials und damit der Brennstoffzelle selbst führen.
Foto: Katalysator in Großaufnahme (Toyota)
