Brændselsceller til brintbiler bliver længere holdbare

Cirka 1 milliard biler og lastbiler zoomer omkring verdens vejbaner. Kun få kører på brint. Dette kan ændre sig efter et gennembrud opnået af forskere ved Københavns Universitet. Gennembruddet? En ny katalysator, der kan bruges til at producere billigere og langt mere bæredygtige brintdrevne køretøjer.

Brintbiler er et sjældent syn. Dette skyldes dels, at de er afhængige af en stor mængde platin for at fungere som katalysator i deres brændselsceller - cirka 50 gram. Typisk, køretøjer behøver kun omkring fem gram af dette sjældne og dyrebare materiale. Ja, kun 100 tons platin udvindes årligt, i Sydafrika.

Nu, forskere ved Københavns Universitets Kemiske Institut har udviklet en katalysator, der ikke kræver så stor en mængde platin.

"Vi har udviklet en katalysator, som i laboratoriet, behøver kun en brøkdel af den mængde platin, som nuværende brintbrændselsceller til biler gør. Vi nærmer os den samme mængde platin som nødvendigt for et konventionelt køretøj. På samme tid, den nye katalysator er meget mere stabil end de katalysatorer, der anvendes i nutidens brintdrevne køretøjer, " forklarer professor Matthias Arenz fra Institut for Kemi.

Et paradigmeskifte for brintbiler

Bæredygtige teknologier er ofte udfordret af den begrænsede tilgængelighed af de sjældne materialer, der gør dem mulige, som igen, begrænser skalerbarheden. På grund af denne nuværende begrænsning, det er umuligt blot at erstatte verdens køretøjer med brintmodeller fra den ene dag til den anden. Som sådan, den nye teknologi en game-changer.

"Den nye katalysator kan gøre det muligt at udrulle brintbiler i en langt større skala, end man nogensinde kunne have opnået i fortiden, " siger professor Jan Rossmeisl, centerleder for Center for High Entropy Alloy Catalysis ved KU's Institut for Kemi.

Den nye katalysator forbedrer brændselsceller markant, ved at gøre det muligt at producere flere hestekræfter per gram platin. Dette til gengæld, gør produktionen af ​​brintbrændselscellekøretøjer mere bæredygtig.

Mere holdbar, mindre platin

Fordi kun overfladen af ​​en katalysator er aktiv, så mange platinatomer som muligt er nødvendige for at belægge det. En katalysator skal også være holdbar. Heri ligger konflikten. For at få så meget overfladeareal som muligt, nutidens katalysatorer er baseret på platin-nano-partikler, der er belagt over kulstof. Desværre, kulstof gør katalysatorer ustabile. Den nye katalysator udmærker sig ved at være kulstoffri. I stedet for nanopartikler, forskerne har udviklet et netværk af nanotråde, der er karakteriseret ved en overflod af overfladeareal og høj holdbarhed.

"Med dette gennembrud, tanken om, at brintbiler bliver almindelige, er blevet mere realistisk. Det giver dem mulighed for at blive billigere, mere bæredygtig og mere holdbar, " siger Jan Rossmeisl.

Dialog med bilindustrien

Det næste trin for forskerne er at skalere deres resultater, så teknologien kan implementeres i brintkøretøjer.

"Vi er i samtaler med bilindustrien om, hvordan dette gennembrud kan implementeres i praksis. Så, tingene ser ret lovende ud, " siger professor Matthias Arenz.

Forskningsresultaterne er netop offentliggjort i Naturmaterialer , et af de førende videnskabelige tidsskrifter for materialeforskning. Det er den første artikel, hvor enhver forsker på grundforskningscentret, "Center for High Entropy Alloy Catalysis (CHEAC)", har samarbejdet. Centret er et såkaldt Center of Excellence, støttet af Danmarks Grundforskningsfond.

"I centrum, vi udvikler nye katalysatormaterialer til at skabe bæredygtige kemikalier og brændstoffer, der hjælper samfundet med at gøre den kemiske industri grønnere. At det nu er muligt at opskalere produktionen af ​​brintbiler, og på en bæredygtig måde, er et stort skridt fremad, " siger centerleder Jan Rossmeisl.