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postheadericonWasserstoffantrieb vor dem Durchbruch?

Publiziert am 25 Februar, 2013 unter Wissenschaft
Gute Nachrichten

Brennstoffzellen wären eine gute Lösung, um Autos und andere Maschinen anzutreiben. Sie sind äußerst umweltfreundlich, denn sie erzeugen elektrische Energie aus Wasserstoff und Luft. Warum es diese Antriebsart noch nicht geschafft hat, sich auf breiter Basis durchzusetzen? Es sind die hohen Kosten der Brennstoffzelle. Man braucht das extrem teure Edelmetall Platin im Katalysator der Zelle. Anders ausgedrückt, keine Wasserstoffspaltung ohne Platin als Reaktionsbeschleuniger.

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Wasser: Ausscheidungsprodukt eines Brennstoffmotors.
© Gabriela Neumeier / pixelio.de

Jetzt schreiben US-Chemiker in der Fachzeitschrift “Nature Chemistry”, dass sie erfolgreich Wasserstoff bei Raumtemperatur mithilfe von Katalysatormolekülen spalten konnten, die nicht mit dem teuren Platin, sondern mit Eisen ausgestattet sind. Dieser Eisenkatalysator arbeitet schnell und ähnlich effizient wie die gebräuchlichen Platinkatalysatoren.

R. Morris Bullock, vom staatlichen Pacific Northwest National Laboratory in Richmond, USA sagt: “Ein Missstand heutiger Brennstoffzellen ist, dass das Platin, das sie brauchen, mehr als tausendmal teurer ist als Eisen.” Ein Forscherteam am Center für Molecular Electroanalytics hat verschiedene Roh-Moleküle auf Eisenbasis konstruiert und das wirkungsvollste davon weiter optimiert. Im Grunde geht es darum, dass es dem Katalysator gelingt, die atomaren Bindungen eines Wasserstoff-Moleküls (H2) aufzubrechen, um in einer Reihe von Reaktionsschritten zwei Elektronen für den Stromfluss zu isolieren und in Richtung Elektrode zu schicken. Damit werden zwei überflüssige Wasserstoffprotonen frei, um mit dem Sauerstoff aus der Luft zu Wasser (H20) zu oxidieren. Das bedeutet, dass beim Wasserstoffmotor zum “Auspuff” als Ausscheidung in geringen Mengen Wasser herauskommt. Genau das macht ihn so umweltfreundlich.

Und für diese chemischen Reaktionen ist Platin als Katalysator am besten geeignet.  Mithilfe eines Tricks ist es den Wissenschaftlern gelungen, die Aufspaltung des Wasserstoffs mit Eisen ebenso effizient zu vollziehen wie mit Platin. Bullock und seine Kollegen Tianbiao Liu und Dan Dubois konstruierten zahlreiche Moleküle aus Eisenatomen, mit “Armen” aus organischen Molekülen. In diesen organischen Armen sind Amine eingebettet, die bevorzugt Bindungen mit Wasserstoffprotonen eingehen, um die Elektronen freizusetzen. Amine sind organische Abkömmlinge des Ammoniaks (NH3). Jetzt arbeiten die Forscher daran, den ganzen Prozessablauf zu optimieren.

Wenn die Optimierungsvorgänge zur Zufriedenheit der Wissenschaftler ablaufen, steht dem Durchbruch des langersehnten Wasserstoffantriebs wohl nichts mehr im Weg. Warten wir es ab.

 

Quelle: nature.com