#Edelmetall verpulvern

Das Rezept scheint denkbar einfach. Um Wasserstoff zu gewinnen, benötigt ein Elektrolyseur nur Strom, möglichst grünen natürlich, und Wasser. Und in einer Brennstoffzelle läuft das Ganze rückwärts ab, es braucht dafür freilich den zuvor aus dem Wasser entzogenen Sauerstoff. Damit diese Prozesse effizient bei niedriger Temperatur funktionieren, ist allerdings eine weitere Zutat notwendig, das Katalysatormaterial.

Es nimmt selbst an der Reaktion nicht teil, verbraucht sich theoretisch also nicht. Allerdings bestimmen die im Katalysator eingesetzten Edelmetalle, vor allem Platin in der Brennstoffzelle und Iridium in Elektrolyseuren, den Preis der Anlagen erheblich. So hat der Katalysator an den Gesamtkosten eines Brennstoffzellensystems einen Anteil von circa 40 Prozent.

Toyota will den Edelmetallgehalt im Antrieb der neuen Mirai-Generation deutlich verringert haben, gibt jedoch keine exakten Werte an. Bei Iridium sind nicht nur die Kosten problematisch, sondern auch die Verfügbarkeit. Das Übergangsmetall ist extrem selten, die Deutsche Rohstoffagentur schätzt die weltweite Förderung auf sieben Tonnen und den Bedarf im Jahr 2040 auf das Fünffache.

„Wie ein Küchenschwamm“

Den Gehalt an Edelmetallen deutlich zu senken wäre theoretisch ganz einfach, wenn nur so viel Material zum Einsatz käme, wie für die einwandfreie Funktion benötigt wird. Doch in der Realität lässt die Wirksamkeit des Katalysators während der Nutzungsdauer beständig nach. Ursache sind unter anderem Verunreinigungen und durch Wärmeeintrag verursachte Verklumpungen des Materials. Letztere führen dazu, dass die während der Katalyse wirksame Oberfläche abnimmt.

Nach zehnjähriger Entwicklungsarbeit will Pajarito Powder, ein kleines Unternehmen, an dem sich Hyundai Motors beteiligt hat, dafür eine Lösung gefunden haben. Als Trägermaterial für Brennstoffzellen-Kats setzt das im amerikanischen New Mexiko ansässige Unternehmen eine sehr feinporige Kohlenstoffmatrix ein, sie umschließt die Platinkörner „wie ein Küchenschwamm“, erläutert Thomas Stephenson, einer der Gründer. Dadurch sei das Edelmetall vor Verunreinigungen geschützt und könne nicht verklumpen, der Austausch der Fluide sei gleichwohl unbehindert. Der Platingehalt soll halbiert werden können, ohne die Dauerhaltbarkeit des Brennstoffzellensystems zu gefährden. Eine ähnliche Technik soll den Iridiumgehalt in Elektrolyseuren um mindestens 40 Prozent reduzieren können.

Ausgeliefert wird das Katalysatormaterial als Pulver, das mit einem druckähnlichen Verfahren auf die Membran-Elektroden-Einheit einer Brennstoffzelle aufgebracht werden kann. Der Produktionsstart kleiner Mengen soll noch in diesem Jahr erfolgen.