Forscher haben kürzlich einen bedeutenden Durchbruch bei der Entwicklung eines Platin-Ersatzkatalysators für Brennstoffzellen bekannt gegeben. Wasserstoffbetriebene Fahrzeuge, die Protonenaustauschmembran-Brennstoffzellen (PEMFC) verwenden, sind für Elektrodenreaktionen stark auf Platinkatalysatoren angewiesen.
Insbesondere wurde beobachtet, dass die elektrochemische Reaktion an der Kathode der Brennstoffzelle langsam verläuft, sodass eine große Menge an Platinkatalysator erforderlich ist, um die Reaktion zu verstärken.
Ein gemeinsames Forschungsteam hat erfolgreich ein neues „Einzelatom-Eisen-Stickstoff-Kohlenstoff-Phosphor-Material“ für die Kathode entwickelt, das Platin ersetzen kann, und seinen Aktivierungsmechanismus identifiziert.
Was diesen Katalysator besonders bemerkenswert macht, ist seine Anwendbarkeit nicht nur auf kommerzialisierte PEMFCs, sondern auch auf die Anionenaustauschmembran-Brennstoffzellen (AEMFC) der nächsten Generation.
Das neu entwickelte Material weist Spuren von Eisenatomen auf, die in einer Kohlenstoffmatrix verteilt sind und von Stickstoff- und Phosphorbindungen umgeben sind.
Experten erklären, dass sie durch den Einbau von Phosphor in den aktiven Teil des bestehenden Einzelatom-Eisen-Stickstoff-Kohlenstoff-Katalysators Einschränkungen erfolgreich überwunden und die Leistung verbessert haben.
Brennstoffzellen sind komplexe Reaktionssysteme, was es schwierig macht, neu entwickelte Katalysatoren auf praktische Brennstoffzellen anzuwenden. Dieser Katalysator wurde jedoch sowohl bei PEMFCs als auch bei AEMFCs erfolgreich angewendet und erzielte erhebliche Leistungssteigerungen.
