Die Brennstoffzelle wird als ernstzunehmende Alternative zum klassischen Elektroauto mit Batteriezellen angesehen. Das größte Problem sind jedoch die vergleichsweise hohen Kosten der Technologie. Diesen Nachteil hat eine Kooperation von Volkswagen und der renommierten US-Universität Stanford nun dank eines neu entwickelten Verfahrens deutlich verringern können.
Einer der größten Kostentreiber bei der Brennstoffzelle ist vor allem der Einsatz des Edelmetalls Platin. Platin wird als Katalysator benötigt, um die Brennstoffzelle zu betreiben. Das Material wird als Partikel auf Kohlenstoffpulver verteilt. Der gewünschte katalytische Prozess findet allerdings nur an der Oberfläche der Platinpartikel statt, wodurch große Mengen des kostenintensiven Materials verschwendet werden.
In einem von Volkswagen und der Universität Stanford neu entwickelten Verfahren werden Platinatome gezielt auf eine Kohlenstoffoberfläche gesetzt, um dadurch extrem dünne Partikel zu erzeugen. Dadurch kann die derzeitig benötigte Menge an Platin auf einen Bruchteil verringert werden. Zusätzlich erhöht sich die Effizienz des neuentwickelten Brennstoffzellenkatalysators im Vergleich zur aktuellen Technik um das Dreifache, während Gleichzeitig die Haltbarkeit erhöht wird.
„Diese Technologie eröffnet enorme Möglichkeiten für die Kostenreduktion, da die eingesetzte Edelmetallmenge minimiert wird. Gleichzeitig steigen Lebensdauer und Katalysatorperformance. Neben der Brennstoffzelle bietet die Atomlagenabscheidung aber auch eine ganze Reihe weiterer Anwendungsmöglichkeiten, bei denen Hochleistungsmaterialien benötigt werden, wie z.B. bei Lithium-Ionenbatterien der nächsten Generation.“ – Prof. Friedrich Prinz von der Universität Stanford
Von den neuen Erkenntnissen der Forscher profitieren also nicht nur Brennstoffzellen.
„Dies ist natürlich auch für andere automobile Anwendungsbereiche interessant, wie z.B. Batterien. Die modifizierte Variante der ALD (atomic layer deposition), die hier entwickelt wurde, hebt das Ganze jedoch auf eine ganz neue Ebene.“ – Dr. Thomas Schladt, Volkswagen Konzernforschung
Die Brennstoffzelle hat großes Potenzial in der emissionsfreien Mobilität. Die Vorteile gegenüber aktuellen Elektro-Fahrzeugen sind gravierend. In Punkto Effizienz, Reichweite und Tankzeiten sind Autos mit Brennstoffzelle vergleichbar mit konventionellen Verbrennungsmotoren. Als Emissionen gibt das Fahrzeug allerdings nur Wasser und Wärme ab.
Aufgrund der vergleichsweise hohen Produktionskosten ist die Brennstoffzelle aktuell noch ein Nischenprodukt. Mit Hilfe der neuen Katalysatortechnologie würde die Wirtschaftlichkeit jedoch enorm steigen. Damit wäre die Brennstoffzelle eine echte Alternative zu batterieelektrischen Antrieben und dem klassischen Verbrennungsmotor. Die Aufgabe der Forscher ist es nun, die im Labor erzielten Ergebnisse als nächstes auf die industrielle Großproduktion zu übertragen.
Quelle: Volkswagen – Pressemeldung vom 27.09.2018
Beide Technologien (Batterien und Brennstoffzellen) befinden sich technologisch gesehen im Baby-Alter. Bei beiden zeigen die im Markt befindlichen Technologien bereits das voraussichtliche Ende des Produktionszyklus an, da sich wesentlich Ressourcen schonendere Verfahren in verschiedenen Stadien befinden.
Während Akkus mit zunehmender Reichweite und Kostensenkung ein hohes Maß an Autonomie versprechen, lässt die Brennstoffzelle neben den Gewichts- und Raumeinsparungen im Fahrzeug ein Maximum an Reichweite erwarten.
Den Nachteil der Abhängigkeit von Herstellern und Tankstellen werden auf längere Sicht wohl Hybrid-Fahrzeuge, also Brennstoffzellen, die optimierte Akkus im Fahrzeug laden, Reichweiten von mehreren tausend Kilometern ermöglichen. Das bringt vor allem Vorteile für die Autonome Logistik – Fahren ohne Fahrer.