Spinat kann auch Brennstoffzellen Kraft verleihen und Platin ersetzen

Von Christian Kahle am 15.10.2020 13:00 Uhr
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Dass der Spinat eine wahre Wunderpflanze ist, wissen wir von unseren Eltern und einem berühmten Comic-Seemann. Wissenschaftler können die grüne Kost sogar nutzen, um die Leistung von Brennstoffzellen signifikant zu verbessern.

Eigentlich war die ganze Sache eher als Spaß gedacht, mit dem das Forschungs-Team um Shouzhong Zou an der American University den Labor-Alltag etwas auflockern wollten. Das Ergebnis überraschte sie aber dann doch: Als sie Spinat aus dem lokalen Supermarkt nutzten und aus ihm einen Katalysator herstellten, brachte dieser ziemlich gute Ergebnisse hervor. Sowohl Brennstoffzellen als auch Metall-Luft-Batterien können davon profitieren.

Für gewöhnlich kommt in den Brennstoffzellen Platin als Katalysator zum Einsatz. Das Metall ist aber teuer und nicht ganz einfach zu bekommen. Außerdem erwies es sich in einigen Anwendungs-Szenarien als anfällig für chemische Verunreinigungen, die die Leistungsfähigkeit deutlich schmälerten. Daher sucht das Team um Zou schon seit einiger Zeit nach einer Alternative, die auf Kohlenstoff basiert und ohne weitergehende Probleme wie neue Giftstoffe daherkommt.

Oberfläche-Quantität sticht Qualität

"Es war ein wenig auch glückliche Fügung, dass wir Spinat ausprobiert haben", sagte der Wissenschaftler. Bei der Verarbeitung des Gemüses musste noch etwas Stickstoff zugeführt werden, dann aber bekam man einen ziemlich guten Werkstoff heraus, der eine sinnvolle Alternative zum Platin darstellen kann.

Das Edelmetall regt in erster Linie die Reaktionsfreudigkeit des Treibstoffs an, um die Leistung der Brennstoffzelle hochzutreiben. Hier ist der Kohlenstoff-Katalysator nicht ganz so gut - doch bringt dieser einen anderen Vorteil mit. Es entstehen so genannte Nanoblätter, die aufeinandergeschichtet liegen und zwischen sich ausreichend Platz lassen, um die Brennstoffmoleküle durchzulassen. Dadurch entsteht eine enorm große Oberfläche, von der die schwächere Katalysator-Wirkung kompensiert wird.

Allerdings ist die ganze Entwicklung derzeit noch ein reines Labor-Projekt. Auch wenn es vielversprechend aussieht, müsse man doch vorsichtig sein, wenn man von praktischen Anwendungen spricht, so Zou. Denn aktuell funktioniert der Spinat-Katalysator nur in basischen Umgebungen sehr gut. Man muss es aber auch hinbekommen, dass die Effizienz in sauren Bereichen besser wird. Hierfür wollen die Forscher mit anderen Teams zusammenarbeiten.

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